DE3420852A1 - Verfahren zur behandlung von waermeaustauscherflaechen - Google Patents
Verfahren zur behandlung von waermeaustauscherflaechenInfo
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Description
NIHON PARKERIZING CO., LTD. /. 04. Juni 1984
Aktiengesellschaft DROZ/LWÜ/1716P
Prov. Nr. 9142 M
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung
von Wärmeaustauscheroberflächen aus Aluminium, die mit einem
korrosionsschützenden Überzug versehen sind.
Um Korrosion auf Aluminium-Wärmeaustauschern zu verhindern, ist es bekannt, diese einer Oberflächenbehandlung zu unterwerfen
und Schutzschichten, z.B. durch anodische Oxydation (Eloxierung), Böhmit-Schicht-Bildung, Harz-Schicht-Bildung, zu
erzeugen. Die derartig behandelten Oberflächen sind jedoch wenig hydrophil, eher hydrophob. Auch Chromatschichten sind
nur in der Anfangszeit mehr oder minder hydrophil. Insbesondere infolge Trocknung neigen sie dazu, sich von einer
hydrophilen zu einer hydrophoben Oberfläche zu verändern.
Andererseits sind die meisten Wärmeaustauscher zum Zwecke der Steigerung der Wärmeabgabe oder des Kühleffektes derart ausgelegt,
daß die wärmeabgebenden oder kühlenden Flächen möglichst groß sind. Der Abstand zwischen den einzelnen Lamellen wird
äußerst klein gewählt. Wird der Wärmeaustauscher zu Kühlzwecken verwendet, kondensiert Luftfeuchtigkeit auf der Oberfläche
des Wärmeaustauschers, insbesondere in den Lamellenspalten. Je hydrophober die Lamellenoberflächen sind, desto
leichter bildet das Kondenswasser Wassertropfen, die die
Lamellenspalten verstopfen, den Durchtrittswiderstand für Luft erhöhen und damit die Wärmeaustauschrate senken. Ein weiterer
Nachteil ist, daß die in den Lamellenspalten haftenden Wassertropfen vom Ventilator des Wärmeaustauschers in die Luft ge-
blasen und leicht aus dem im Gerät unten angebrachten Wasserauffangbehälter
herausgedrückt 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 der Feuchtigkeit
ist für die Funktion von kühlenden und heizenden Klimaanlagen unabdingbar.
Um die Feuchtigkeit rasch zu entfernen, ist es deshalb wirkungsvoll,
die Lamellenoberflächen der kühlenden Teile des Wärmeaustauschers hydrophil zu gestalten. Gleichzeitig wird
dadurch das Sickervermögen des Wassers gesteigert. Eine alleinige Behandlung zur Steigerung des Sickervermögens reicht
jedoch im Hinblick auf den erforderlichen Korrosionsschutz nicht aus. Insbesondere bei Wärmeaustauscherflächen aus Aluminium
ist eine Korrosionsschutzbehandlung erforderlich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, das den Aluminiumoberflächen von Wärmeaustauschern
gute hydrophile Eigenschaft vermittelt, ohne daß der Korrosionsschutz verschlechtert wird und die Nachteile der
bekannten Verfahren in Kauf genommen werden.
Die Aufgabe wird gelöst, indem das Verfahren der eingangs genannten Art entsprechend der Erfindung derart ausgestaltet
wird, daß man den korrosionsschützenden Überzug mit einer Dispersion,
die Tonerde-Feinpartikel enthält, nachbehandelt. Der auf der Aluminiumoberfläche befindliche korrosionsschützende
überzug kann eine Eloxal- oder Böhmit-Schicht, ein Chromatüberzug
oder dergl. sein. Durch die zunächst auf den Wärmeaustauscheroberflächen
gebildete Grundschicht wird Korrosionsbe-
ständigkeit erzielt, die durch das Bilden einer Schicht von Tonerde-Peinpartikeln durch Auftrag einer wäßrigen, Tonerde-Feinpartikel
enthaltenden Dispersion hydrophile Eigenschaften erhält.
Für die innerhalb der Erfindung aufgebrachten korrosionsschützenden
Grundschichten können die bekannten Verfahren angewendet werden.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Tonerde-Feinpartikel
sollten vorzugsweise eine Teilchengröße von 1 bis
_q
100 Nanometer (10 m) aufweisen.
100 Nanometer (10 m) aufweisen.
Aufgrund ihrer in wäßriger Phase positiven elektrischen Ladung haften die Tonerde-Feinpartikel auf der überzugsbehandelten
Oberfläche und gehen eine derartige Bindung ein, daß einmal aufgebrachte Tonerde-Feinpartikel praktisch nicht mehr redispergierbar
und damit ablösbar sind. Die hydrophile Eigenschaft verändert sich mit Zeitablauf kaum, so daß eine dauerhaft
hydrophile Oberfläche erhalten bleibt.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, mit einer Dispersion nachzubehandeln, die zusätzlich Tensid enthält.
Besonders geeignet sind anionische, nichtionische, ggf. auch zwitterionische Tenside. Durch ihre Gegenwart wird einerseits
die Dispersion stabilisiert und andererseits die Benetzbarkeit des korrosionsschützenden Überzuges verbessert.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, mit einer Dispersion nachzubehandeln, die zusätzlich
Feinpartikel aus Kieselsäure oder Silikat enthält. Die Partikelgröße sollte in der gleichen Größenordnung wie die für die
Tonerde liegen. Durch den zusätzlichen Gehalt an den genannten Komponenten wird auf der überzogenen Oberfläche eine Schicht
mit einer dem Mullit (3 Al.,0- * 2 SiO2) nahen Struktur
geschaffen. Diese ist von der überzogenen Oberfläche besonders
schwer ablösbar, verändert sich mit Zeitablauf kaum und bewirkt eine dauerhafte hydrophile Oberfläche.
Gemäß einer anderen zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann man mit einer wäßrigen Dispersion nachbehandeln, die
Tannin enthält. Hierdurch wird die hydrophile Eigenschaft der überzogenen Oberfläche nochmals verbessert. Ein gleichartiger
Erfolg wird erzielt, wenn man eine wäßrige Dispersion einsetzt, die Tonerde-Feinpartikel, Kieselerde-Feinpartikel und
Tannin gemeinsam enthält.
Schließlich läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch derart
ausgestalten, daß man mit einer Dispersion nachbehandelt, die wasserlösliches Kunstharz enthält.
Das Beimischen wasserlöslicher Kunstharze gestattet in eleganter Weise die Viskositätssteuerung der wäßrigen Dispersion und
erleichtert damit das Regulieren der Auftragsmenge. Allerdings
sollte der Kunstharzgehalt vergleichsweise klein sein.
Das innerhalb der Erfindung ggf. mitverwendete Tannin bedeutet
Tannin oder Tanninsäure, wobei auch hydrolysierbares Tannin oder kondensierbares Tannin oder diese Formen teilweise gelöst
enthaltende Vorstoffe eingesetzt werden können, z.B. Depsid, Gallotannin, chinesisches Tannin, türkisches Tannin, Hamamelitannin,
Tanninsäure des Karako-Ahorns, Chebulinsäure, Sumachtannin, Tannin des japanischen Gallapfels, Ellagsäuretannin,
Catechin, Catechintanninsaure sowie Tanninsäure der Quebrana [Quebrachogerbsaure].
Das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugte Schicht-
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gewicht sollte etwa 0,01 bis 5 g/m (in getrocknetem zustand) betragen. Bei weniger als 0,01 g/m ist eine ausreichend hydrophile Oberfläche kaum zu erzielen. Mehr als
gewicht sollte etwa 0,01 bis 5 g/m (in getrocknetem zustand) betragen. Bei weniger als 0,01 g/m ist eine ausreichend hydrophile Oberfläche kaum zu erzielen. Mehr als
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5 g/m gelangen an die Grenze der Wirtschaftlichkeit. Bei
5 g/m gelangen an die Grenze der Wirtschaftlichkeit. Bei
einer Auftragsmenge von 0,1 bis 1 g/m2 erhält man einen
Randwinkel bei Benetzung mit Wasser von unter 30°, was auf eine effektiv hydrophile Eigenschaft deutet.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele beispielsweise und näher erläutert.
Zunächst wurden zwei Partien von Aluminiumblechen mit korrosionsschützenden
überzügen (Grundschichten) versehen.
Die erste Partie wurde erhalten, indem die entfetteten und gespülten Bleche in eine wäßrige Harzlösung, die durch Reaktion
von 220 g Ethylen-Acrylsäure-Copolymerharz, 43 g 28%igen Ammoniakwassers und 73,7 g deionisierten Wassers in einem
Druckgefäß bei einer Temperatur von 130 0C unter ca. 1-stündigem
Rühren, anschließendem Kühlen und Verdünnen mit 28%igem Ammoniakwasser auf einen Feststoffgehalt von 22 % unter
gleichzeitiger pH-Wert-Einstellung auf 9,5 + 0,5 und erneutem Verdünnen mit deionisiertem Wasser auf 10 Gew.-% Feststoffgehalt
hergestellt worden war, für 10 Sekunden bei 20 0C getaucht wurden. Danach wurde mit einer Gummiwalze abgequetscht,
unter 2-minütigem Trocknen in einem Trockenofen bei 130 0C die Feuchtigkeit entfernt und eine korrosionsbeständige
2
Oberflächenschicht von 1,2 g/m gebildet.
Oberflächenschicht von 1,2 g/m gebildet.
Die zweite Partie wurde erhalten, indem ebenfalls entfettete und reinigte Aluminiumtafeln 1 Minute in eine saure Chromatierlösung
bei 50 0C getaucht wurde. Dabei bildete sich ein Chromatüberzug mit einem Gchichtgewicht von ca. 80 mg/m
(berechnet als Chrom). Die so behandelten Bleche wurden abschließend gespült und getrocknet.
Zur Nachbehandlung der vorgenannten Bleche wurden Dispersionen angesetzt.
Nachbehandlungsmittel 1:
10 Gew.-%Teile einer handelsüblichen 10 Gew.-%igen Tonerde-Dispersion,
deren Tonerde einen durchschnittlichen Korndurchmesser von 10 Nanometer aufwies, wurden mit 0,5 Gew.-Teilen
eines oberflächenaktiven Mittels des Nonylphenol-Typs versetzt
und mit 88,5 Gew.-Teilen deionisierten Wassers verdünnt.
Nachbehandlungsmittel 2:
70 Gew.-Teile der genannten 10 Gew.-%igen Tonerde-Dispersion, der 0,5 Gew.-Teile oberflächenaktives Mittel des Nonylphenol-Typs
zugesetzt waren, wurden mit 29,5 Gew.-% deionisierten Wassers homogen vermischt.
Nachbehandlungsmittel 3:
10 Gew.-Teile der genannten handelsüblichen 10 Gew.-%igen Tonerde-Dispersion und 10 Gew.-Teile einer Dispersion von
Kieselerde-Partikeln eines Korndurchmessers von 10 bis 20 Nanometer einer Konzentration von 20 Gew.-% (berechnet als
SiO2) wurden mit 80 Gew.-Teilen deionisierten Wassers verrührt.
Nachbehandlungsmittel 4:
10 Gew.-Teile der genannten handelsüblichen Tonerde-Dispersion, 5 Gew.-Teile thermoplastischen Polyethylenoxyd-Kunstharzes
und 0,5 Gew.-Teile eines oberflächenaktiven Mittels des Nonylphenol-Typs wurden mit 84,5 Gew.-Teilen deionisierten
Wassers zu einer homogenen Dispersion vermischt.
Nachbehandlungsmittel 5:
10 Gew.-Teile der genannten handelsüblichen Tonerde-Dispersion sowie 5 Gew.-Teile thermoplastischen Polyethylenoxyd-Kunstharzes
und 1 Gew.-Teil Gerbsäure wurden mit 84 Gew.-Teilen deionisierten Wassers zu einer wäßrigen Dispersion vermischt.
420852
Nachbehandlungsraittel 6:
10 Gew.-Teile der genannten handelsüblichen Tonerde-Dispersion, 10 Gew.-Teile der genannten Dispersion von Kieselerde-Partikeln
(gemäß Nachbehandlungsmittel 3)/ 2 Gew.-Teile des
genannten thermoplastischen Polyethylenoxyd-Kunstharzes sowie 1 Gew.-Teil Tanninsäure wurden zu einer homogenen Dispersion
verrührt.
Jeweils mehrere Bleche der durch Aufbringung eines Harzüberzuges bzw. einer Chromatschicht vorbehandelten Aluminiumbleche
wurden mit den Nachbehandlungsmitteln 1 bis 6 nachbehandelt. Hierzu wurden die vorbehandelten Bleche mit dem Nachbehandlungsmittel
bestrichen und durch Abquetschen mit Gummiwalzen von überschüssiger Dispersion befreit. Anschließend wurde im
Trockenofen bei 130 0C getrocknet und so ein weiterer überzug
gebildet.
Die Testbleche wurden dann zur Ermittlung der Korrosionsbeständigkeit
einem Salzwasser-Sprühtest (gemäß JIS-Z-2371)
unterzogen. Die hydrophilen Eigenschaften wurden durch Messung
des Randwinkels bewertet. Hierzu wurde ein auf der Oberfläche stehender kleiner Wassertropfen von 1 bis 2 mm Durchmesser mit
Hilfe eines goniometrischen Randwinkelmessers G-I für Normaltemperaturen
(Fabr. Elema Optics Co., Ltd.) gemessen. Es wurden jeweils die Werte nach der unmittelbaren Oberflächenbehandlung
(anfangs) und nach einwöchigem Eintauchen in fließendes Wasser gemessen (nach 1 Woche).
Die Bewertung erfolgte gemäß
Note I Randwinkel unter 20°/; "II " 20 - 30° "III 30 - 40°
"IV " 40 - 50° " V über 50°
zunehmend gute Hydrophilie schlechte Hydrophilie
In einem Vergleichsversuch wurden die lediglich vorbehandelten Aluminiumbleche auf Hydrophilie und Korrosionsbeständigkeit
untersucht (Beispiele 13 und 14).
Die Ergebnisse sämtlicher Versuche sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt. Die Korrosionsbeständigkeit betrug
übereinstimmend für alle Versuche mindestens 240 Stunden.
| Grund | Nachbehand | — | Schicht | Hydrophilie | nach 1 | |
| Versuch | schicht | lung | — | gewicht | anfangs | Woche |
| Tonerde | II | |||||
| Harz | Mittel 1 | 0,1 g/m2 | II | II | ||
| 1 | 2 | 0,8 | II | I | ||
| ■ | n | 3 | 0,7 | I | II | |
| 3 | n | 4 | 0,5 | II | I | |
| 4 | η | 5 | 0,5 | I | I | |
| 5 | n | 6 | 0,8 | I | II | |
| 6 | Chromat | Mittel 1 | 0,1 | II | II | |
| 7 | H | 2 | 0,8 | II | I | |
| 8 | H | 3 | 0,7 | I | II | |
| 9 | η | 4 | 0,5 | II | I | |
| 10 | H | 5 | 0,5 | I | I | |
| 11 | η | 6 | 0,8 | I | V | |
| 12 | Harz | 0 | V | V | ||
| 13 | Chromat | 0 | V | |||
| 14 | ||||||
Claims (7)
1. Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Wärmeaustauscheroberflächen
aus Aluminium, die mit einem korrosionsschützenden Überzug versehen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß man den korrosionsschützenden überzug mit einer Dispersion, die Tonerde-Feinpartikel enthält, nachbehandelt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man
mit einer Dispersion, die Tonerde mit einer Teilchengröße von 1 bis 100 Nanometer enthält, nachbehandelt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß man mit einer Dispersion, die zusätzlich Tensid enthält, nachbehandelt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß man mit einer Dispersion, die zusätzlich Feinpartikel aus Kieselsäure oder Silikat enthält, nachbehandelt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß man mit einer Dispersion, die zusätzlich Tannin enthält, nachbehandelt.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,. dadurch gekennzeichnet, daß man mit einer Dispersion, die
zusätzlich wasserlösliches Kunstharz enthält, nachbehandelt.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man derart mit einer Dispersion
nachbehandelt, daß ein Schichtgewicht von 0,01 bis
2
5 g/m , vorzugsweise '
5 g/m , vorzugsweise '
Zustand), resultiert.
5 g/m , vorzugsweise von 0,1 bis 1 g/m2 (in trockenem
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58100770A JPS59229197A (ja) | 1983-06-08 | 1983-06-08 | アルミニウム製熱交換器の表面処理法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3420852A1 true DE3420852A1 (de) | 1984-12-13 |
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ID=14282720
Family Applications (1)
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| JP (1) | JPS59229197A (de) |
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| DE (1) | DE3420852A1 (de) |
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| DE3716440A1 (de) * | 1986-05-20 | 1987-11-26 | Nihon Parkerizing | Verfahren zur behandlung von waermeaustauscherflaechen |
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-
1984
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- 1984-06-05 EP EP84106430A patent/EP0128514A3/de not_active Withdrawn
- 1984-06-07 BR BR8402758A patent/BR8402758A/pt unknown
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| EP0128514A3 (de) | 1986-08-13 |
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Representative=s name: COHAUSZ, W., DIPL.-ING. KNAUF, R., DIPL.-ING. COHA |
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