DE69006660T2

DE69006660T2 - Oberflächenbehandlungschemikalien zur Bildung hydrophiler Beschichtungen, diese enthaltendes Behandlungsbad und Behandlungsverfahren.

Info

Publication number: DE69006660T2
Application number: DE69006660T
Authority: DE
Inventors: Shigeyuki Meguro; Kiyotada Yasuhara
Original assignee: Nippon Paint Co Ltd
Current assignee: Nippon Paint Co Ltd
Priority date: 1989-08-11
Filing date: 1990-08-09
Publication date: 1994-07-14
Anticipated expiration: 2010-08-10
Also published as: JPH0372562A; CA2023116A1; US5096958A; DE69006660D1; EP0413260A2; EP0413260B1; EP0413260A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine wäßrige Oberflächenbehandlungszusammensetzung zur Bildung von hydrophilen Beschichtungen auf Aluminiumelementen wie z. B. Wärmetauscherrippen usw., auf ein Bad, das eine solche Oberflächenbehandlungszusammensetzung enthält, und auf ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Aluminiumelementen mit einem derartigen wäßrigen Oberflächenbehandlungsbad. Sie bezieht sich insbesondere auf eine hydrophile Oberflächenbehandlungs zusammensetzung zur Bildung hydrophiler Beschichtungen mit guter Korrosionsbeständigkeit und hoch hydrophilem Charakter sowie ohne oder mit extrem reduziertem Geruch bei Aluminiumelementen wie z. B. Rippen von Wärmetauschern, auf ein Bad, das eine solche Oberflächenbehandlungszusammensetzung enthält, und auf ein Verfahren zur Behandlung dieser.
Aluminium und seine Legierungen sind leicht, weisen gute Verarbeitbarkeit und Wärmeleitfähigkeit auf, so daß sie für Rippen von Wärmetauschern in großem Umfang verwendet werden. In jüngerer Zeit sind mehr und mehr Klimaanlagen, nicht nur zum Kühlen, sondern auch zum Heizen und zur Entfeuchtung verwendet worden. In Wärmetauscherteilen dieser Klimaanlagen werden im allgemeinen Rippen aus Aluminiumlegierung verwendet.
Es wurde allerdings beobachtet, daß Feuchtigkeit im Verlauf des Kühlbetriebs leicht kondensiert und als Wasser an den Oberflächen der Rippen von Klimaanlagen abgeschieden wird. Wenn die Rippenoberfläche wasserabweisend ist, neigt dieses kondensierte Wasser dazu, in einer halbkugeligen Form auf der Rippenoberfläche abgeschieden zu werden, oder es bildet Brücken zwischen den Rippen, wodurch ein glatter Luftstrom verhindert wird, was den Widerstand des Luftstroms erhöht und dadurch die Wärmeaustauschleistung vermindert.
Obgleich Aluminium und seine Legierungen im wesentlichen ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit aufweisen, ist es außerdem wahrscheinlich, daß das kondensierte Wasser, das auf den Aluminium-Rippenoberflächen zurückbleibt, für einen langen Zeitraum wie eine Sauerstoff- Konzentrationszelle funktioniert, und daß Verunreinigungen und Schwefeloxide in der Luft absorbiert und im kondensierten Wasser konzentriert werden. Im Ergebnis werden eine Hydratisierungsreaktion und eine Korrosionsreaktion beschleunigt. Produkte, die durch die Korrosion entstehen, sammeln sich auf den Aluminium- Rippenoberflächen an, sie verschlechtern nicht nur die Wärmeaustauschleistung, sondern werden auch während des Heizvorgangs in der Wintersaison als feine weiße Pulver zusammen mit einer heißen Luft aus den Klimaanlagen geblasen.
Zur Lösung dieser Probleme sind verschiedene Versuche gemacht worden, um auf den Aluminium-Rippenoberflächen Beschichtungen zu bilden, um ihre Korrosionsbeständigkeit zu verbessern und um ihren hydrophilen Charakter zu erhöhen.
Beispielsweise offenbaren die japanischen Offenlegungsschriften Nr. 55-12375 und 56-56572 Verdampfer, die Rippen aufweisen, die mit synthetischen Harzen, einschließlich hydrophilen Amiden beschichtet sind. Zur Beschichtung der Rippen dieser Verdampfer ist ein wasseriösliches Nylon gewählt worden.
Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 61-250495 offenbart eine Aluminiumrippe, die eine chemische Grundierung und eine Beschichtung, welche organische Polymermaterialien wie z. B. wasserlösliche Polyamide, die in einer wäßrigen Lösung kationische Charakteristika aufweisen, umfaßt, aufweist.
Darüber hinaus offenbart die japanische Offenlegungsschrift Nr. 63-57674 hydrophile Oberflächenbehandlungs-Chemikalien, die ein wasserlösliches Harz, wie z. B. wasserlösliches Nylon, ein Alkalimetallsilikat und einen Aminoalkohol enthalten.
Darüber hinaus offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 62-132970 Oberflächenbehandlungs-Chemikalien zur Behandlung von Rippen eines Wärmetauschers, welche (A) ein Addukt aus (a) mindestens einem Harnstoff, Thioharnstoff und Guanidin, sowie (b) Formalin, oder ein Kondensat des Addukts und (B) ein wasserlösliches Nylon enthalten. Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 82-176578 offenbart ein Verfahren der Oberflächenbehandlung unter Verwendung der obengenannten Chemikalien.
Allerdings besitzt keine in den oben genannten Literaturstellen offenbarten Beschichtungen einen guten hydrophilen Charakter und ausreichende Wirkung bei der Verhinderung von Geruch.
Wie oben erwähnt, können herkömmliche Oberflächenbehandlungs-Technologien für Wärmetauscher keine Beschichtungen liefern, welche nrncht nur ausreichenden hydrophiien Charakter, Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit, sondern auch geruchsverhindernde Wirkung aufweisen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung einer hydrophilen Oberflächenbehandlungszusammensetzung zur Bildung von hydrophilen Beschichtungen, die ausgezeichneten hydrophilen Charakter, Korrosionsbeständigkeit und Beständigkeit gegen Auflösung durch Wasser aufweisen, und die praktisch ohne Geruch sind, auf Wärmeaustauscherrippen usw.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Oberflächenbehandlungsbades, welches solche Oberflächenbehandlungs-Chemikalien enthält.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Bildung einer hydrophilen Beschichtung mit derartigen Eigenschaften auf einem Aluminiumelement.
Als Ergebnis intensiver Forschung bezüglich der obengenannten Aufgabe haben die Erfinder herausgefunden, daß eine Kombination von mindestens teilweise verseiftem Polyvinylacetat, einem wasserlöslichen Nylon und einem wasserlöslichen Aminoharz in besonderen Proportionen eine Beschichtung liefern kann, die einen guten hydrophiien Charakter und Korrosionsbeständigkeit aufweist und praktisch keinen Geruch hat. Die vorliegende Erfindung basiert auf dieser Erkenntnis.
Somit umfaßt die hydrophile Oberflächenbehandlungszusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung, auf Feststoffbasis,
(a) 1 bis 10 Gewichtsteile mindestens teilweise verseiftes Polyvinylacetat, das einen Verseifungsgrad von 45 oder mehr und einen Polymerisationsgrad von 100 bis 600 hat;
(b) 0,3 bis 15 Gewichtsteile wasserlösliches Nylon und
(c) 0,1 bis 5 Gewichtsteile wasserlösliches Aminoharz,
wobei das Gewichtsverhältnis der Komponente (b) zu der Summe der Komponenten (a) und (c), (b)/[(a) + (c)], im Bereich von 1 bis 1/4, und das Gewichtsverhältnis der Komponente (a) zu der Komponente (c), (a)/(c), im Bereich von 1/0,05 bis 1/0,5 liegt.
Das Oberflächenbehandlungsbad gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, auf Feststoffbasis,
(a) 1 bis 10 Gewichtsteile mindestens teilweise verseiftes Polyvinylacetat, das einen Verseifungsgrad von 45 oder mehr und einen Polymerisationsgrad von 100 bis 600 hat;
(b) 0,3 bis 15 Gewichtsteile wasserlösliches Nylon und
(c) 0,1 bis 5 Gewichtsteile wasserlösliches Aminoharz,
wobei das Gewichtsverhältnis der Komponente (b) zu der Summe der Komponenten (a) und (c), (b)/[(a) + (c)], im Bereich von 1 bis 1/4, und ein Gewichtsverhältnis der Komponente (a) zu der Komponente (c), (a)/(c), im Bereich von 1/0,05 bis 1/0,5 liegt.
Das Verfahren der Oberflächenbehandlung von Aluminium oder seinen Legierungen gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt die Schritte der Encfettung des Aluminiums oder einer Legierung davon und die Behandlung desselben mit einem hydrophilen Oberflächenbehandlungsbad, welches, auf Feststoffbasis
(a) 1 bis 10 Gewichtsteile mindestens teilweise verseiftes Polyvinylacetat, das einen Verseifungsgrad von 45 oder mehr und einen Polymerisationsgrad von 100 bis 600 hat;
(b) 0,3 bis 15 Gewichtsteile wasserlösliches Nylon und
(c) 0,1 bis 5 Gewichtsteile wasserlösliches Aminoharz
enthält, wobei das Gewichtsverhältnis der Komponente (b) zu der Summe der Komponenten (a) und (c),
(b)/[(a) + (c)], im Bereich von 1 bis 1/4, und das Gewichtsverhältnis der Komponente (a) zu der Komponente
(c), (a)/(c), im Bereich von 1/0,05 bis 1/0,5 liegt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Hydrophiie Oberflächenbehandlungs-Chemikalien

(a) Mindestens teilweise verseiftes Polyvinylacetat

Mindestens teilweise verseiftes Polyvinylacetat, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird durch die allgemeine Formel
dargestellt, in der in die Zahl der verseiften Struktureinheiten und n die Zahl der unverseiften Struktureinheiten angibt.
Diese hoch-molekulare Verbindung wird auch Polyvinylalkohol genannt.
Das obige mindestens teilweise verseifte Polyvinylacetat sollte einen Verseifungsgrad von 45 oder mehr und einen Polymerisationsgard (m+n) von 100 bis 600 haben. Der hier verwendete Verseifungsgrad und Polymerisationsgrad basieren auf JIS K6725 5.2 sowie JIS K6725 5.4.
Wänn der Verseifungsgrad weniger als 45 ist oder der Polymerisationsgrad 600 übersteigt, kann kein ausreichender hydrophiler Charakter erhalten werden. Wenn andererseits der Polymerisationsgrad weniger als 100 ist, sind die filmbildenden Eigenschaften und die Geruchunterdrückende Wirkung vermindert. Der bevorzugte Verseifungsgrad ist 80 oder mehr und der bevorzugte Polymerisationsgrad ist 200 bis 550.
Das mindestens teilweise verseifte Polyvinylacetat, das einen Verseifungsgrad von 45 oder mehr und einen Polymerisationsgrad von 100 bis 600 hat, bewirkt eine Unterdrückung von Geruch und eine Verbesserung des hydrophilen Charakters. Um diese Funktionen wirksam zu erreichen ist das mindestens teilweise verseifte Polyvinyiacetat mit 1 bis 10 Gewichtsteilen, auf Feststoffbasis, in den Oberflächenbehandlungs-Chemikalen enthalten. Wenn es weniger als 1 Gewichtsteil ausmacht, gibt es keinen hoch-hydrophilen Charakter, der durch den Kontaktwinkel von Wasser ausgedrückt wird. Wenn es andererseits mehr als 10 Gewichtsteile ausmacht, vergrößern sich die Probleme eines nicht-akzeptablen Geruchs und schlechter filmbildender Eigenschaften. Die bevorzugte Menge des mindestens teilweise verseiften Polyvinylacetat ist 2 bis 5 Gewichtsteile. Zusätzlich zu dem obengenannten Bereich sollte die Menge des mindestens teilweise verseiften Polyvinylacetals in der Oberflächenbehandlungszusammensetzung die Bedingung eines besonderen Gewichtsverhältnisses zu anderen Komponenten (wasserlösliches Nylon oder ein wasserlösliches Aminoharz) erfüllen, um so ausgezeichneten hydrophilen Charakter und einen Geruch-unterdrückenden Effekt zu erreichen. Die Einzelheiten werden später beschrieben.

(b) Wasserlösliches Nylon

Die wasserlöslichen Nylon, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind solche, die modifiziert wurden, um in Wasser und/oder Alkohol löslich zu sein. Nylon, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung modifiziert werden, können Nylon 6, Nylon 66, usw. sein. Unter diesen ist Nylon 6 vorzüglich. Der durchschnittliche Polymerisationsgrad des wasserlöslichen Nylon liegt im Bereich von 50 bis 300, vorzugsweise 80 bis 200. Solche wasserlöslichen Nylon sind im Handel erhältlich, einschließlich beispielsweise AQ-Nylon A-99, A-70, A-50, P-70, P-50, usw. (Produkte von Toray Industries, Inc.)
Das wasserlösliche Nylon hat den Zweck, der Beschichtung einen guten hydrophilen Charakter zu geben. Um diesen Zweck wirksam zu erreichen, ist die Menge des wasserlöslichen Nylons in der hydrophilen Oberflächenbehandlungszusammensetzung 0,3 bis 15 Gewichtsteile auf Trockenbasis. Wenn die Menge des wasseriöslichen Nylons weniger als 0,3 Gewichtsteile beträgt, werden die filmoildenden Eigenschaften schlecht und der Geruch-unterdrückende Effekt wird unzureichend. Wenn sie andererseits 15 Gewichtsteile übersteigt, sinkt der hydrophile Charakter der resultierenden Beschichtung. Die bevorzugte Menge des wasserlöslichen Nylon beträgt 1 bis 5 Gewichtsteile.
Das wasserlösliche Nylon selbst ist wasserlöslich und seine hydrophilen Gruppen bleiben selbst nach der Wärmebehandlung und Trocknung der Beschichtung intakt, so daß es den hydrophilen Charakter nicht verliert. Ein derartiges wasserlösliches Nylon hat mindestens eine Hydroxylgruppe, eine Amincgruppe, sekundäre Amine, tertiäre Amine und Alkanolamine. Als sekundäre Amine werden aliphatische Amine wie z. B. Ethylendiamin, Trimethylendiamin, Tetramethylendiamin, Pentamethylendiamin (Cadaverin), Hexamethylendiamin, 1,7- Diaminoheptan, 1,8-Diaminooktan, 1,9-Diaminononan, 1,10- Diaminodekan, usw., und aromatische Amine wie z. B. o- Phenylendiamin, m-Phenylendiamin, p-Phenylendiamin, usw. verwendet werden. Als teritäre Amin können Triethylamin, Tripropylamin, Tributylamin, Dimethylbenzylamin, usw. verwendet werden. Als Alkanolamine können Ethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, Aminoethylethanolamin, Morpholin, usw. verwendet werden.

(c) Wasserlösliches Aminoharz

Die wasserlöslichen Aminoharze, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, umfassen Nelaminharze wie z. B. n-butyliertes Meiaminharz, iso-butyliertes Melaminharz, Benzoguanaminharze, Harnstoffharze, usw., welche modifiziert sind, um Wasserlöslichkeit zu besitzen. Diese Harze können üblicherweise hergestellt werden, indem eine Additionsreaktion oder eine Additions- Kondensationsreaktion von Aminoharzen mit Aldehyden wie z. B. Formaldehyd, para-Formaldehyd, usw. durchgeführt und die resultierende Verbindung einer Veretherung mit wasserlöslichen einwertigen Alkoholen, die 1 bis 4 Kohlenstoffatome haben, unterworfen werden. Unter den obengenannten wasserlöslichen Aminoharzen sind die wasserlöslichen Melamine vorzuziehen.
Die Melaminharze, die zur Herstellung der wasserlöslichen Melamine verwendet werden, sind Alkoxymethylmeiamine, die Alkoxygruppen wie z. B. Methoxy, Ethoxy, n-Butoxy, i- Butoxy, usw. aufweisen, methyliertes Melamin ist vorzuziehen.
Das wasserlösliche Aminoharz wirkt als vernetzendes Agens, um die filmbiidenden Eigenschaften der Zusammensetzung zu verbessern. Um diese Funktion wirksam zu erfüllen, beträgt die Menge an wasserlöslichem Aminoharz 0,1 bis 5 Gewichtsteile, auf Feststoffbasis, in der Oberflächenbehandlungszusammensetzung. Wenn die Menge des wasserlöslichen Aminoharzes weniger als 0,1 Gewichtsteile werden die filmbildenden Eigenschaften der Oberflächenbehandlungszusainmensetzung schlecht und das Geruchsproblem wird größer. Wenn die Menge des wasserlöslichen Aminoharzes mehr als 5 Gewichtsteile beträgt, ist der hydrophile Charakter der Beschichtung schlecht. Die bevorzugte Menge an wasserlöslichem Aminoharz ist 0,5 bis 2 Gewichtsteile.
Das wasserlösliche Aminoharz selbst ist wasserlöslich und seine hydrophilen Gruppen bleiben nach Wärmebehandlung und Trocknung der Beschichtung intakt, so daß es seinen hydrophilen Charakter nicht verliert, ebenso wie das wasserlösliche Nylon. Ein derartiges wasserlösliches Aminoharz weist mindestens eins von den sekundären Aminen, tertiären Aminen und Alkanoiaminen auf, die oben in (b) aufgeführt sind. Das wasserlösliche Aminoharz kann auch Hydroxylgruppen aufweisen.

(d) Verhältnis von (a) bis (c)

Die Oberflächenbehandlungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfaßt drei Komponenten, (a), (b), und (c). Um eine hydrophile Beschichtung mit ausgezeichnetem hydrophilem Charakter und ohne Geruch bereitzustellen, ist es erforderlich, daß die Menge jeder Komponente in der Oberflächenbehandlungs Zusammensetzung zusätzlich zu den obengenannten Bedingungen den folgenden Bedingungen entspricht:
(i) Ein Gewichtsverhältnis von (b) wasserlöslichem Nylon zu der Gesamtmenge aus (a mindestens teilweise verseiftem Polyvinylacetat und (c) wasserlösiichem Aminoharz, (b) ([(a)+(c)] liegt im Bereich von 1 bis 1/4 auf Feststoffbasis; und
(ii) ein Gewichtsverhältnis von (a) mindestens teilweise verseiftem Polyvinylacetet zu (c) wasserlöslichem Aminoharz (a)/(c) liegt im Bereich von 1/0,05 bis 1/0,5, auf Feststoffbasis.
Wenn das Verhältnis von (b)/[(a)+(c)] weniger als 1/4 ist, ist der hydrophile Charakter unzureichend. Wenn es andererseits 1 übersteigt, werden die Wirkungen zur Unterdrückung des Geruchs und die filmbiidenden Eigenschaften schlecht. Das bevorzugte Gewichtsverhältnis von (b)/[(a) + (c)] ist 1/3 bis 1/1,5.
Wenn das Gewichtsverhäitnis (a)/(c) weniger als 1/0,5 beträgt, sind die filmbildenden Eigenschaften und die Wirkungen zur Geruchsunterdrückung unzureichend, selbst wenn der hydrophiie Charakter ausreichend ist. Wenn es 1/0,05 übersteigt, wird der hydrophile Charakter unzureichend. Das bevorzugte Gewichtsverhältnis von (a)/(c) ist 1/0,4 bis 1/0,1.

(e) Andere Zusatzstoffe

Die Oberflächenbehandlungszusammensetzung zur Bildung einer nydrophilen Beschichcung gemäß der vorliegenden Erfindung kann zusätzlich zu den obengenannten unentbehrlichen Komponenten oberflächenaktive Mittel, Schimmelverhütungsmittel, antiseptische Mittel (Bakterizide), Wasserglas und/oder koiloidales Siliziumdioxid in solchen Mengen, wie kein Geruch erzeugt wird, kleine Mengen an Lösungsmitteln usw. enthalten.
Die oberflächenaktiven Mittel können nicht-ionische, kationische, anionische oder ampholytische sein, und es können geeignete oberflächenaktive Mittel ausgewählt werden, indem die Stabilität, Schäumbarkeit, Auftragsfähigkeit, usw. der chemischen Lösung zur Oberflächenbeschichtung in Betracht gezogen werden.
Typische Beispiele für nicht-ionische oberflächenaktive Mittel, welche eingesetzt werden können, umfassen Polyoxyethylenglykol, Polyoxypropylenglykol, Polyoxyethylenpoiyoxypropylenglykol, Polyoxyethylenalkylphenylether, Glycerin-aliphatische Säureester, Sorbitan-aliphatische Säureester, Pentaerythritol-aliphatische Säureester, Polyoxyethylensorbitan-aliphatische Säureester, Polyethylenalkylether, usw.
Typische Beispiele für anionische oberflächenaktive Mittel, die verwendet werden können, umfassen Dialkylsulfosuccinate, Alkansulfonate, Alkylbenzoisulfonate, Alkylnaphthalinsulfonate, Polyoxyethylenalkylsulfophenylether-Salze, Alkylphosphate, Polyoxyethylenalkylether-Phosphate, aliphatische Alkylestersulfate, Alkylsulfate, Polyoxyethylenalkylether-Sulfate, aliphatische Säure- Monoglyceridsulfate, usw.
Typische Beispiele für kationische oberflächenaktive Mittel, die verwendet werden können, umfassen Alkylaminsalze, Dialkylaminsalze, usw.
Typische Beispiele für ampholytische oberflächenaktive Mittel können N,N,N-Trialkyl-N- sulfoalkylenammoniumöetain, usw. sein.
Die Menge der zugesetzten cberflächenaktiven Mittel ist vorzugsweise 0,5 Gewichtsteile oder weniger. Wenn sie 0,5 Gewichtsteile übersteigt nimmt die Wasserresistenz der resultierende Deschichtung ab.
Als Schimmelverhütungsmittel und antiseptische Mittel (Bakterizide) können guaternäre Ammoniumsalze, Stickstoff-haltige Schwefelverbindungen, Halogen-haltige Nitroschwefelverbindungen, organische Jodverbindungen, Benzimidazol und seine Derivate, usw. verwendet werden.
Typische Beispiele für die Schimmelverhütungsmittel umfassen 2-Thiazol-4-ylbenzimidazol, Methylbenzimidazol 2-yl-carbamat, N-Dichlorfluormethylthio-N,N'-dimethyl-N- phenylsulfamid, Tetramethylthiuramdisulfid, N- (Trichlormethylthio)-4-cyclohexen-1,2-Dicarboxyimid, 2,4,5,6-Tetrachlor-1,3-isophthalonitril, 2,3,5,6- Tetrachlor-4-(methylsulfonyl)pyridin, usw. In Anbetracht der Wärmebeständigkeit der resultierenden hydrophilen Beschichtung sind 2-Thiazol-4-ylbenzimidazol, Methylbenzimidazol-2-ylcarbamat und 2,4,5,6-Tetrachlor- 1,3-isophthalonitril vorzuziehen.
Typische Beispiele für die Bakterizide umfassen 1,2- Benzoisothiazolin-3-on (BIT), 2,3,5,6-Tetrachlor-4- (methylsulfonyl)pyridin, 10, l0,-Oxybisphenoxarsin, usw.
Die vorteilhaften Mengen der Schimmelverhütungsmittel und Bakterizide sind 0,1 bis 1,5 Gewichtsteile insgesamt.
Der Zusatz von Wasserglas und/oder kolloidalem Siliziumdioxid zu der Oberflächenbehandlungszusammensetzung in solchen Mengen, daß kein Geruch entsteht, kann den hydrophilen Charakter verbessern. Als Wasserglas kann SiO&sub2;/M&sub2;O (worin M Li, Na und K darstellt) verwendet werden, und SiO&sub2;/K&sub2;O ist besonders vorteilhaft. Kolloidales Siliziumdioxid mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 10 bis 50 um ist vorzuziehen. Ihre Gesamtmenge ist vorteilhafterweise weniger als 1 Gewichtsteil.
Darüber hinaus können Lösungsmittel der Oberflächenbehandlungs zusammensetzung zur Verbesserung der Benetzbarkeit der resultierenden hydrophilen Beschichtung zugesetzt werden. Solche Lösungsmittel umfassen Alkohole und Cellosolve. Ihre Mengen betragen vorzugsweise weniger als 7 Gewichtsteile.

OBERFLACHENBEHANDLUNGSBAD

Das Oberflächenbehandlungsbad zur Bildung einer hydrophilen Beschichtung auf einem Aluminiumeiement gemäß der vorliegenden Erfindung wird hergestellt, indem die obige Oberflächenbehandlungszusammensetzung in geeigneter Weise verdünnt wird. Die Prozentgehalte der Komponenten im Bad sind wie oben beschrieben. Die Konzentration des Oberflächenbehandlungsbades wird üblicherweise so eingestellt, daß eine hydrophile Beschichtung von 0,5 bis 1,5 g/m² auf einer Aluminiumplatte durch Eintauchen, Sprühen, Bürsten, usw. bereitgestellt wird. Im allgemeinen kann die Konzentration an Feststoffkomponenten im Bad 10 bis 200 g/l betragen. Wenn einige der Komponenten unproportional abnehmen, sollten sie ergänzt werden, um den Prozentgehalt jeder Komponente auf einem geeigneten Level zu halten.

OBERFLÄCHENBEHANDLUNGSVERFAHREN

Bevor mit dem Oberfiächenbehandlungsbad eine Beschichtung gebildet wird, wird üblicherweise eine Entfettungsbehandlung durchgeführt. Die Entfettungsbehandlung umfaßt eine Behandlung des Waschens mit Säure, wobei Schwefelsäure, Salpetersäure, usw. verwendet wird; eine Lösungsmittelentfettung unter Verwendung von Trichlorethylen, Perchlorethylen, Benzin, n-Hexan, usw.; sowie eine Alkalientfettung unter Verwendung von Alkalilösungen von Natriumhydroxid, Natriumcarbonat, Natriumsilikat, Natriumphosphat, usw.
Nach der Entfettung wird eine chemische Behandlung durchgeführt, um eine korrosionsbeständige Schicht auf dem entfetteten Aluminiumeiement zu bilden. Die korrosionsbeständige Schicht kann durch eine Chromatbehandiung erhalten werden. Die Chromatbehandlung wird mit einer Behandlungsflüssigkeit durchgeführt, die Chromsäure und Schwefelsäure, Salpetersäure, Flußsäure, Phosphorsäure, usw. sowie geeignete Zusatzstoffe enthält.
Die Chromatbehandlung wird in zwei Gruppen kategorisiert: Eine Phosphorchromatbehandiung unter Verwendung von Phosphorsäure als anorganische Säure, und eine Chromchromatbehandlung unter Verwendung von anderen Säuren. Unter dem Gesichtspunkt der Korrosionsbeständigkeit ist die zuletzt genannte besser. Die Chromatbehandlung kann durch Eintauchen in eine Behandlungsflüssigkeit oder durch Sprühen der Behandlungsflüssigkeit durchgeführt werden. Um Wärmetauscherrippen, die komplizierte Formen haben, zu behandeln, ist allerdings ein Tauchverfahren einfacher. Die korrosionsbeständige Schicht, die durch die Chromatbehandlung erhalten wird, hat einen Cr-Gehalt von 50 bis 150 mg/m². Wenn er weniger als 50 mg/m² beträgt, hat die Schicht keine ausreichende Korrosionsbeständigkeit. Wenn er andererseits 150 mg/m² übersteigt, findet eine Reaktion mit der hydrophilen Schicht statt, was zu einer Verschlechterung ihres hydrophilen Charakters führt. Das Aluminiumelement, auf dem eine korrosionsbeständige Schicht ausgebildet wurde, wird dann mit Wasser gewaschen. Dies geschieht vorzugsweise mit fließenden Wasser für 10 bis 30 Sekunden oder so.
Zusätzlich zu der obigen Chromatbehandlung kann auch eine chemische Behandlung unter Verwendung eines Zirkonium- Behandlungsmittels durchgeführt werden. Das Zirkonium- Behandlungsmittel kann eine Mischung von Polyacrylsäure und Zirkoniumfluorid, usw. darstellen. Eine Schicht, die durch dieses Zirkonium-Behandlungsmittel hergestellt wird, hat einen Zr-Gehalt von 0,1 bis 40 mg/m². Wie beim Cr-Gehalt kann eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit erreicht werden, wenn der Zr-Gehalt weniger als 0,1 mg/m² beträgt; wenn er 40 mg/m² übersteigt, fällt der hydrophile Charakter ziemlich ab. Wenn die Zirkonium- Behandlung nach der Chromatbehandlung durchgeführt wird, können größere Wirkungen erzielt werden.
Die Oberflächenbehandlungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird in geeigneter Weise als Bad verdünnt und auf die Aluminiumoberfläche, die einer Entfettung und der obigen chemischen Behandlung unterworfen worden war, aufgetragen. Dies kann durch ein Walzenbeschichtungsverfahren, ein Stabbeschichtungsverfahren, ein Eintauch-Verfahren, ein Sprühverfahren, ein Bürsten-Verfahren, usw. erfolgen. In einem Fall, wo das behandelte Element eine komplizierte Form hat, wie die Rippen des Wärmetauschers, ist das Eintauch-Verfahren vorzuziehen. Im übrigen kann das Oberflächenbehandlungsbad der vorliegenden Erfindung nicht nur auf geformte Aluminiumelemente wie z. B. Rippen, sondern auch auf Aluminiumplatten, welche nach der Beschichtung geformt werden sollen, angewendet werden.

BEISPIELE 1 bis 17

Aluminiumplatten werden entfettet und dann in einem Eintauch-Verfahren mit Alsurf 407/47 (Handelsname, hergestellt von Nippon Paint Co., Ltd.) einer Phosphorchromatbehandiung unterworfen, um eine korrosionsbeständige Beschichtung mit einem Cr-Gehalt von 80 bis 120 mg/m² zu bilden. Diese chromatbehandelten Aluminiumplatten werden 20 Sekunden mit Leitungswasser gewaschen.
Jede der Aluminiumplatten wird dann bei Raumtemperatur für eine Minute in eine Oberflächenbehandlungslösung, die die in Tabelle 1 gezeigte Zusammensetzung hat, getaucht und dann 20 Minuten bei 180ºC unter Bildung einer hydrophilen Beschichtung getrocknet. Jede der resultierenden hydrophilen Beschichtungen wird hinsichtlich Geruch, hydrophilem Charakter, Beständigkeit gegen Auflösung durch Wasser, Haftung und Schimmelverhütung getestet. Die Testverfahren und die Bewertungsstandards der Testergebnisse sind wie folgt:

(1) Geruchstest

Jede Aluminiumplatte, die mit einer hydrophilen Beschichtung (nachfolgend der Einfachheit halber als "Probe" bezeichnet) versehen ist, wird einem Geruchstest unterzogen und wie folgt beurteilt:
Ausgezeichnet: kein Geruch
Gut: nur schwacher Geruch
Brauchbar: mittlerer Geruch
Schlecht: starker Geruch

(2) Untersuchung des hydrophilen Charakters (Test des Kontaktwinkels von Wasser)

Jede Probe wird in Bezug auf den anfänglichen hydrophilen Charakter und den hydrophilen Charakter nach einem Benetzungskreislauf untersucht, indem der Kontaktwinkel eines Wassertropfens gemessen wird.

(a) Hydrophiler Charakter in der Anfangsstufe (anfänglicher hydrophiler Charakter)

5 ul entionisiertes Wasser werden auf eine ebene Oberfläche jeder horizontal gehaltenen Probe getropft, um einen Kontaktwinkel Q eines Wassertropfens mit einem Goniometer zu messen. Der Kontaktwinkel Q wird in die folgenden Kategorien klassifiziert:
Ausgezeichnet: Q< 20º
Gut: 200≤Q< 30º
Brauchbar: 300≤Q< 40º
Schlecht: 400≤Q

(b) Hydrophiler Charakter nach einem Benetzungskreislauf

Jede Probe wird 5 Kreisläufen der Benetzungsbehandlung unterzogen, wobei jede darin besteht, die Probe bei 50ºC für eine Minute mit Leitungswasser in Kontakt zu bringen und sie 10 Minuten lang bei 120ºC zu trocknen; danach wird ein Kontaktwinkel Q eines Wasserpropfens gemessen und in der gleichen Weise wie in dem oben stehenden Test (a) klassifiziert.

(3) Beständigkeit gegen Auflösung durch Wasser

Jede Probe wird für 24 Stunden in Leitungswasser getaucht, dann wird das Gewicht der Beschichtung vor und nach dem Eintauchen bestimmt, um ein Wasserauflösungsverhältnis durch die folgende Gleichung zu bestimmen:
Wasserauflösungsverhältnis (%) = [(anfängliches Beschichtungsgewicht - Beschichtungsgewicht nach 24-stündigem Eintauchen) ÷ anfängliches Beschichtungsgewicht] x 100
Die Bewertungsstandards für die Beständigkeit gegen Auflösung durch Wasser sind wie folgt
Ausgezeichnet: weniger als 10 %;
Gut: 10 % oder mehr und weniger als 30 %;
Brauchbar: 30 % oder mehr und weniger als 50 %;
Schlecht: 50 % oder mehr.

(4) Haftungstest

An jeder Probe wurde ein Querschnitts-Test nach den folgenden Verfahren durchgeführt: Bei jeder Probe werden gerade Schnittlinien senkrecht zueinander in einem Abstand von 1 mm durchgeführt, um so 100 quadratisch geschnittene Stücke zu erhalten. Ein Klebeband wird auf die Querschnitts-Oberfläche jeder Probe geklebt und dann abgezogen. Die Zahl der quadratischen Stücke der Beschichtung, welche an dem Aluminiumelement bleiben, wird gezählt und wie folgt klassifiziert:
Ausgezeichnet: 100;
Gut: 90 bis 99;
Brauchbar: 80 bis 89;
Schlecht: 70 bis 79;
Sehr schlecht: weniger als 70.

(5) Schimmelverhütungstest

Gemäß JIS Z 2911 wurde jede Probe von 3 cm x 3 cm 250 Stunden in Leitungswasser getaucht, dann wurde eine Suspension, die vier Arten von Sporen, die unten angegeben sind, enthielt, auf die Probe gesprüht. Die resultierende Probe wurde 7 Tage lang bei 27ºC inkubiert. Nach der Inkubation wurde das Wachstum der Pilze auf der Probe beobachtet und in folgende Kategorien klassifiziert:

Fugus:

Aspergillus niger IFO 4414
Penicillium funiclosum IFO 6345
Cladosporiuin cladospoirioides IFO 6348 Aureobasidium pullulans IFO 6353

Kategorien:

Ausgezeichnet: Mit bloßem Auge wurde kein Wachstum der Pilze beobachtet.
Gut: Mit bloßem Auge wurde leichtes Wachstum der Pilze beobachtet.
Brauchbar: Die mit bloßem Auge beobachteten Pilze bedecken ein Drittel der Probenoberfläche.
Schlecht: Die mit bloßem Auge beobachteten Pilze bedecken zwei Drittel der Probenoberfläche
Sehr schlecht: Die mit bloßem Auge beobachteten Pilze bedecken im wesentlichen die ganze Oberfläche der Probe.
Die Ergebnisse der Tests (1) bis (5) sind in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 1 Polyvinylacetat (1) Verseifungsgrad Polymerisationsgrad Wasserlösliches Nylon (2) Wasserlösliches Aminoharz Typ (3) Schimmelverhützungsmittel(4) Bakterizid (5) (Gew.%) Zusatzstoffe Gewichtsverhältnis Tabelle 1 (Fortsetzung) Polyvinylacetat (1) Verseifungsgrad Polymerisationsgrad Wasserlösliches Nylon (2) Wasserlösliches Aminoharz Typ (3) Schimmelverhützungsmittel (4) Bakterizid (5) (Gew.%) Zusatzstoffe Gewichtsverhältnis Buranol Isopropylalkohol Wasserglas Kolloidales Siliziumdioxid(8) oberflächen-aktives Mittel(9)
Anmeldung (1): Mindestens teilweise verseiftes Polyvinylacetat, ausgewählt aus:
(a) SMR-30HH, hergestellt von Shin-Etsu Chemical Co. Ltd., das einen Verseifungsgrad von 90 und einen Polymerisationsgrad von 500 hat; und
(b) SMR-10M, hergestellt von Shin-Etsu Chemical Co. Ltd., das einen Verseifungsgrad von 60 und einen Polymerisationsgrad von 200 hat.
(2): AQ Nylon P-70, das einen mittleren Polymerisationsgrad von etwa 100 hat (hergestellt von Toray Industries, Inc.)
(3): N: Wasserlösliches Methylmelamin (NIKALAC MX-054, hergestellt von Sanwa Chemical Co. Ltd.).
U: Wasseriösliches Harnstoffharz (EIBOND UL-3201S, hergestellt von Gun-Ei Chemica1 Industries, Ltd.).
(4): COATCIDE 55D, hergestellt von Takeda Chemicai Industries, Ltd.
(5): SLAOFF 72N, hergestellt Takeda Chemical Industries, Ltd.
(6): Gewichtsverhältnis von wasserlöslichem Nylon zu (mindestens teilweise verseiftem Polyvinylacetat + wasserlöslichem Aminoharz).
(7): Gewichtsverhältnis von mindestens teilweise verseiftem Polyvinylacetat zu wasserlöslichem Aminoharz.
(8): SNOWTEX N, hergestellt von Nissan Chemical Industries, Ltd.
(9): PELEX 55H, hergestellt von Kao Corporation. Tabelle 2 Beispiel Nr. Geruch Zu Beginn Nach Benetzungskreislauf Beständigkeit gegen Auflösung in Wasser Haftung Schimmelverhütungs-Eigenschaften ausgezeichnet gut

VERGLEICHSBEISPIELE 1 bis 15

Aluminiumplatten wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 einer chemischen Behandlung unterzogen, und es wurden hydrophile Beschichtungen gebildet, und zwar unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1, außer daß die in Tabelle 3 angegebenen Oberflächenbehandlungsbäder verwendet wurden.
An den resultierenden Platten wurden die gleichen Tests wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 angegeben. Tabelle 3 Vergleichsbeispiel Nr. Polyvinylacetat (1) Verseifungsgrad Polymerisationsgrad Wasserlösliches Nylon (2) (Gew.%) Wasserlösliches Aminoharz Typ (3) Schimmelverhützungsmittel (4) Bakterizid (5) (Gew.%) Zusatzstoffe Gewichtsverhältnis Tabelle 3 (Fortsetzung) Vergleichsbeispiel Nr. Polyvinylacetat (1) Verseifungsgrad Polymerisationsgrad (Gew.%) Wasserlösliches Nylon (2) (Gew.%) Wasserlösliches Aminoharz Typ (3) Gewichts-% Anti-Mold-Agens (4) (Gew.%) Antibakterielles Agens (5) (Gew.%) Gewichtsverhältnis
Anmeldung (1): Mindestens teilweise verseiftes Polyvinylacetat, ausgewählt aus:
(a) SMR-30HH, hergestellt von Shin-Etsu Chemical Co. Ltd., das einen Verseifungsgrad von 90 und einen Polymerisationsgrad von 500 hat; sowie
b) SMR-20L, hergestellt von Shin-Etsu Chemical Co. Ltd., das einen Verseifungsgrad von 30 und einen Polymerisationsgrad von 500 hat.
(2) bis (8): Das gleiche wie (2) bis (8) in Tabelle 1. Tabelle 4 Hydrophiler Charakter Vergleichsbeispiel Nr. Geruch Zu Beginn Nach Benetzungskreislauf Beständigkeit gegen Auflösung in Wasser Haftung Schimmelverhütungs-Eigenschaften ausgezeichnet schlecht brauchbar gut
Da die Oberflächenbehandlungszusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung mindestens teilweise verseiftes Polyvinylacetat, wasserlösliches Nylon und ein wasserlösliches Aminoharz in einem besonderen Gewichtsverhäitnis enthält kann sie, wie oben im Detail beschrieben, Beschichtungen liefern, die in ihrem hydrophilen Charakter, der Beständigkeit gegen Auflösung, Da die Oberflächenbehandlungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung - wie oben näher beschrieben - mindestens teilweise verseiftes Polyvinylacetat, wasserlösliches Nylon und wasserlösliches Aminoharz in einem besonderen Gewichtsverhältnis enthält, kann sie Beschichtungen liefern, die hervorragend in Bezug auf hydrophilen Charakter, Beständigkeit gegen Auflösung durch Wasser, Haftung an Aluminiumelementen ausgezeichnet sind und praktisch keinen Geruch haben.
Demnach ist die Oberflächenbehandlungszusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung äußerst geeignet für die Oberflächenbehandlung von Aluminiumelementen wie z. B. Rippen von Wärmetauschern.
Die vorliegende Erfindung wurde durch Beispiele beschrieben, dennoch sollte angemerkt werden, daß Modifikationen möglich sind, ohne dadurch vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, wie er durch die Ansprüche definiert ist, abzuweichen.

Claims

1. Hydrophile Oberflächenbehandlungszusammensetzung, welche auf Feststoffbasis

(a) 1 bis 10 Gewichtsteile mindestens teilweise verseiftes Polyvinylacetat, das einen Verseifungsgrad von 45 oder mehr und einen Polymerisationsgrad von 100 bis 600 hat;

(b) 0,3 bis 15 Gewichtsteile wasserlösliches Nylon und

(c) 0,1 bis 5 Gewichtsteile wasserlösliches Aminoharz

enthält, wobei das Gewichtsverhältnis der Komponente (b) zu der Summe der Komponenten (a) und (c), (b)/[(a) + (c)], im Bereich von 1 bis 1/4, und das Gewichtsverhältnis der Komponente (a) zu der Komponente (c), (a)/(c), im Bereich von 1/0,05 bis 1/0,5 liegt.

2. Hydrophile Oberflächenbehandlungszusammensetzung nach Anspruch 1, bei der das wasserlösliche Aminoharz ein wasserlösliches Melaminharz ist.

3. Hydrophile Oberflächenbehandlungsbad, welches, auf Feststoffbasis,

(b) 0,3 bis 15 Gewichtsteile wasserlösliches Nylon und

(c) 0,1 bis 5 Gewichtsteiie wasserlösliches Aminoharz

enthält, wobei das Gewichtsverhältnis der Komponente (b) zu der Summe der Komponenten (a) und (c), (b)/[(a) + (c)], im Bereich von 1 bis 1/4, und ein Gewichtsverhältnis der Komponente (a) zu der Komponente (c), (a)/(c), im Bereich von 1/0,05 bis 1/0,5 liegt.

4. Hydrophiles Oberflächenbehandlungsbad nach Anspruch 3, bei dem das wasserlösliche Aminoharz ein wasserlösliches Melaminharz ist.

5. Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Aluminium oder seinen Legierungen umfassend die Schritte der Entfettung von Aluminium oder einer Legierung davon und Behandeln mit einem hydrophilen Oberflächenbehandiungsbad, welches, auf Feststoffbasis,

(a) 1 bis 10 Gewichtsteile mindestens teilweise verseiftes Polyvinylacetat, das einen

Verseifungsgrad von 45 oder mehr und einen Polymerisationsgrad von 100 bis 600 hat;

(b) 0,3 bis 15 Gewichtsteile wasserlösliches Nyion und

(c) 0,1 bis 5 Gewichtsteile wasserlösliches Aminoharz enthält, wobei das Gewichtsverhältnis der Komponente (b) zu der Summe der Komponenten (a) und (c), (b)/[(a) + (c)], im Bereich von 1 bis 1/4, und das Gewichtsverhältnis der Komponente (a) zu der Komponente (c), (a)/(c), im Bereich von 1/0,05 bis 1/0,5 liegt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das wasserlösliche Aminoharz ein wasserlösliches Melaminharz ist.