JPH11183084A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JPH11183084A
JPH11183084A JP35524197A JP35524197A JPH11183084A JP H11183084 A JPH11183084 A JP H11183084A JP 35524197 A JP35524197 A JP 35524197A JP 35524197 A JP35524197 A JP 35524197A JP H11183084 A JPH11183084 A JP H11183084A
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JP
Japan
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resin
metal member
heat exchanger
protective layer
coated
Prior art date
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Pending
Application number
JP35524197A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisao Kitagawa
尚男 北川
Yoshihiro Okano
嘉宏 岡野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
Application filed by NKK Corp, Nippon Kokan Ltd filed Critical NKK Corp
Priority to JP35524197A priority Critical patent/JPH11183084A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐酸性、耐熱性および耐露点腐食性に優れか
つ低コストである樹脂被覆金属部材を用いた熱交換器を
提供する。 【解決手段】 ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリ
フェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルサルホン樹
脂およびフッ素樹脂から選ばれた少なくとも1種の熱可
塑性樹脂に10〜50重量%の無機添加物が配合された
樹脂組成物からなる保護層(3)がプライマー層(2)
を介して表面に被覆された金属部材(1)を用いること
を特徴とする熱交換器。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器に関し、
特に、耐久性および信頼性に優れた熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】給湯機や瞬間湯沸かし器などに使用され
ている熱交換器は、通常、その金属部材、特に熱交換パ
イプの表面に、耐酸性、耐熱性などに優れた被覆層が形
成されることで、耐久性および信頼性が向上されてい
る。
【0003】従来、熱交換器または金属部材の表面に被
覆層を形成する方法として、様々な方法が提案されてき
た。例えば、特開昭58−123096号には、金属超
微粉入り無機質ポリマーをバインダーとして、耐熱性塗
料を熱交換器の母材表面にコーティングする方法が提案
されている。また、特開昭59−1948号には、バイ
ンダーに黒鉛を分散剤とともに混合した塗料を熱交換器
の表面にコートする方法が提案されている。また、特開
昭59−122847号には、無機ポリマーのバインダ
ーにチタン有機化合物を混合した塗料を熱交換器の表面
に塗布する方法が提案されている。さらに、特開平4−
308746号には、鋼管の表面をブラスト処理で粗面
化し、その上にエポキシ系プライマーを介してエポキシ
フェノール樹脂またはフェノール樹脂系塗料を塗装する
方法が、従来技術として開示されている。
【0004】また、特開昭62−209289号には、
鋼管表面にNi、CrおよびMoからなる群より選ばれ
た金属をメッキし、その上にクロメート処理層を介して
ポリフェニレンサルファイド樹脂層を被覆する方法が提
案されている。また、特開平4−308746号には、
鋼材表面に金属溶射を島状に行い、その上にポリエーテ
ルサルホン、ポリエーテルエーテルケトン、またはポリ
フェニレンサルファイドの樹脂層を積層する方法が提案
されている。また、実開昭62−180233号には、
構造材表面に無機ライニングを形成し、その上にフッ素
樹脂層を設ける方法が提案されている。さらに、特開平
4−86254号には、金属体面に金属アルコキシドに
よる処理を行い、その上に熱可塑性樹脂層を設ける方法
が提案されている。
【0005】上述の方法のうち、特開昭58−1230
96号、特開昭59−1948号、特開昭59−122
847号で提案されている方法および特開平4−308
746号に開示されている方法では、形成された被覆層
の耐露点腐食性が低いという問題があった。
【0006】露点腐食とは、水蒸気、SOx およびHC
lを含む環境下において、金属部材表面に結露した水に
SOx やHClが溶け込んで酸が生じ、その結果、被
膜にフクレや割れが発生して著しい腐食が生じることを
言う。上述の特開昭58−123096号〜特開平4−
308746号に提案または開示された方法による被覆
層は、水蒸気、SOx およびHClを含む環境下におい
て金属部材に対する密着性が低いため、耐酸性および耐
フクレ性が低くなり、耐露点腐食性が低かった。また、
被覆層自体の耐酸性、耐熱性も不十分であり、耐露点腐
食性を低くしていた。
【0007】特開平62−209289号、特開平4−
308746号、実開昭62−180233号、および
特開平4−86254号で提案されている方法において
は、形成された樹脂層の密着性が高く樹脂層自体も耐酸
性、耐熱性が高いために耐露点腐食性は高かったが、高
コストであるという問題があった。つまり、密着性を高
めるために、樹脂被覆前に金属メッキ、金属溶射、無機
ライニング、または金属アルコキシドによる表面処理を
金属部材に対して行うために、高コストであった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、耐酸
性、耐熱性および耐露点腐食性に優れかつ低コストであ
る樹脂被覆金属部材を用いた熱交換器を提供するもので
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、PEEK(ポリエーテルエーテ
ルケトン)樹脂、PPS(ポリフェニレンサルファイ
ド)樹脂、PES(ポリエーテルサルホン)樹脂および
フッ素樹脂から選ばれた少なくとも1種の熱可塑性樹脂
に10〜50重量%の無機添加物が配合された樹脂組成
物からなる保護層がプライマー層を介して表面に被覆さ
れた金属部材を用いることを特徴とする熱交換器が提供
される。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照して詳
細に説明する。図1に、本発明に係る熱交換器に用いる
樹脂被覆金属部材の概略断面図を示す。
【0011】図1において、金属部材1の表面には、ま
ず金属部材1の表面酸化を抑えるためのプライマー層2
が形成され、このプライマー層2の表面に樹脂組成物か
らなる保護層3が被覆されている。
【0012】金属部材1としては、例えば、鉄鋼、ステ
ンレス鋼などが挙げられる。プライマー層2としては、
特に限定はされないが、例えば、クロメート被膜、エポ
キシ樹脂被膜、フェノール樹脂被膜、ポリイミド樹脂被
膜などが挙げられ、その厚みは、例えば3〜20μmで
ある。
【0013】本発明においては、保護層3を構成する樹
脂組成物として、PEEK樹脂、PPS樹脂、PES樹
脂およびフッ素樹脂から選ばれた少なくとも1種の熱可
塑性樹脂に10〜50重量%、好ましくは20〜40重
量%の無機添加物が配合されたものを用いる。無機添加
物としては、例えば、ガラス、金属酸化物、カーボンな
どが挙げられる。
【0014】配合する無機添加物が10重量%を下回る
か、または50重量%を上回ると、樹脂組成物の金属部
材1に対する密着性が低下する。さらに、無機添加物が
10重量%を下回るときには、保護層3の表面にフクレ
が発生する。
【0015】保護層3の厚みとしては、100〜150
0μm、好ましくは200〜1000μmである。PE
EK樹脂、PPS樹脂、PES樹脂およびフッ素樹脂
は、それぞれ耐酸性および耐熱性の高い熱可塑性樹脂で
ある。従って、これらの樹脂を表面に被覆することによ
り、樹脂被覆金属部材の耐酸性および耐熱性を高めるこ
とができる。
【0016】樹脂に無機添加物を配合することで、プラ
イマー層2が施された金属部材1と保護層3との間の密
着性を容易に向上させることができる。密着性が向上す
る理由は、無機添加物の配合により、プライマー層2が
施された金属部材1と保護層3との界面で残留応力が発
生することを抑えられるためである。金属部材1と保護
層3を構成する樹脂組成物との間の熱膨張係数は異なる
ため、保護層3の焼き付け温度から室温まで冷却する間
に、プライマー層2が施された金属部材1と保護層3の
界面に残留応力が発生する。この残留応力は、金属部材
1と保護層3との間の密着性を低下させる。しかし、上
述のように無機添加物を配合することで、この残留応力
の発生が抑えられ、密着性が向上する。
【0017】このように、密着性が向上する結果、耐酸
性および耐フクレ性を高めることができる。その結果、
熱可塑性樹脂自体の優れた耐酸性、耐熱性ともあいまっ
て、樹脂被覆金属部材としての耐露点腐食性を高めるこ
とができる。
【0018】本発明においては、低コストで樹脂被覆金
属部材を得ることができる。その理由は、無機添加剤を
配合するだけで容易に高い密着性が得られるため、樹脂
被覆前に金属溶射や金属アルコキシドなどを用いた特別
な表面処理を行う必要がないからである。
【0019】また、無機添加物には、環境中の腐食成分
である水蒸気やガスなどが保護層3の膜厚方向へ浸透す
ることを抑える働きもある。以上のように、耐酸性、耐
熱性および耐露点腐食性に優れかつ低コストの樹脂被覆
金属部材を得ることができる。
【0020】次に、図1に示した樹脂被覆金属部材の形
成方法を説明する。まず、鉄鋼などの金属部材1の表面
にブラスト処理を行う。これは、金属部材の表面を洗浄
化するとともに粗面化して本発明の樹脂組成物との密着
性を高めるためであり、当該技術分野においては良く知
られた技術である。ブラスト処理は、サンド、スチール
グリッド、スチールショット、銅スラグ、風砕スラグ
(高炉スラグ)などを用いて行うことができる。ブラス
ト処理の結果、金属部材1の表面を10点平均粗さで5
〜100μm、好ましくは20〜40μmの範囲で粗面
化する。平均粗さが5μmより小さいと、樹脂組成物の
十分な密着性が得られにくく、100μmを超えると樹
脂組成物を被覆した後に保護層3の表面に凹凸が残る。
【0021】ブラスト処理した表面に脱脂処理を行う。
脱脂処理は、当該技術分野で良く知られた方法で行うこ
とができる。脱脂処理した金属部材1の表面に、プライ
マー層2を形成する。プライマー層2を形成する方法は
特に限定はされないが、例えば、クロム酸を含む溶液を
用いたクロメート処理によってクロメート被膜を形成す
る方法、または、エポキシ系、ポリエステル系、フッ素
系、シリコン系等、ポリウレタン系、フェノール樹脂
系、ポリイミド系の合成樹脂に、金属酸化物、ガラス、
カーボンなどの顔料との添加物を配合し、必要に応じて
溶剤を添加した樹脂膜を形成する方法などが挙げられ
る。
【0022】プライマー層2の表面に保護層3を被覆す
る。被覆は、本発明の樹脂組成物を塗布して焼き付けた
後、冷却して行う。焼き付け温度は、通常、PEEK樹
脂の場合に約380〜430℃、PPS樹脂の場合に約
350〜400℃、PES樹脂の場合に約380〜42
0℃、フッ素樹脂の場合に約310〜420℃である。
焼き付け時間は、通常、約10〜60分である。
【0023】焼き付けた後の冷却は徐冷が好ましい。そ
の理由は、焼き付け温度(特に400℃以上)から急冷
すると、保護層3にクラックが入ったり、表面に細かい
しわが入ることがあるからである。徐冷の途中でアニー
ル処理を行うことが、さらに好ましい。細かいアニール
条件は使用する樹脂に応じて異なるが、アニール温度と
して例えば150〜200℃を用いることができる。
【0024】
【実施例】以下、本発明の実施例を、図1を参照して具
体的に説明する。 (実施例1)金属部材1である外径38mmφの鋼管の
外面にブラスト処理を行い、その表面にクロメート処理
液を用いてプライマー層2を形成した。そして、プライ
マー層2の表面に、PEEK樹脂にガラスフレークを配
合した樹脂組成物を被覆して保護層3を形成し、樹脂被
覆鋼管を作製した。PEEK樹脂組成物の被覆は、まず
400℃×20分の条件で焼き付けをし、その後、20
℃/分よりも遅い冷却速度で徐冷することにより行っ
た。PEEK樹脂組成物に配合するガラスフレークの割
合を10、20、30、40、50、60重量%と変
え、それぞれの配合割合において樹脂被覆鋼管を作製し
た。
【0025】(実施例2)PEEK樹脂の代わりにPP
S樹脂を使用し、焼き付け条件を380℃×20分とし
た以外は、実施例1と同じ条件にて、樹脂被覆鋼管を作
製した。
【0026】(実施例3)PEEK樹脂の代わりにPE
S樹脂を使用し、焼き付け条件を400℃×20分とし
た以外は、実施例1と同じ条件にて、樹脂被覆鋼管を作
製した。
【0027】(比較例1)PEEK樹脂にガラスフレー
クを配合しなかったこと以外は、実施例1と同じ条件に
て、樹脂被覆鋼管を作製した。
【0028】(比較例2)PPS樹脂にガラスフレーク
を配合しなかったこと以外は、実施例2と同じ条件に
て、樹脂被覆鋼管を作製した。
【0029】(比較例3)PES樹脂にガラスフレーク
を配合しなかったこと以外は、実施例3と同じ条件に
て、樹脂被覆鋼管を作製した。
【0030】実施例1〜3および比較例1〜3において
作成したそれぞれの樹脂被覆鋼管を用いて熱交換器を製
作した。各熱交換器を作動させ、それぞれの樹脂被覆鋼
管の管内面には60℃の温水を循環させ、管外面は20
0℃、20重量%の水蒸気に1000ppmのHClお
よび100ppmのSOx を含む環境にさらして、1ケ
月間動作させた。熱交換器の動作停止後、樹脂被覆鋼管
に対してJISK−5400碁盤目試験を行って、保護
層3の密着性を動作前と1ヶ月動作後の間で比較した。
【0031】碁盤目試験では、保護層3に2mm間隔で
縦横それぞれ4本の傷線を、金属部材1の表面に達する
ようにカッターナイフで入れる。このようにして碁盤目
状に切断された保護層3の被膜を粘着テープで引き剥が
し、残存した碁盤目の数から、密着性を評価する。保護
層3の全く剥がれのない状態を点数10点とし、剥がれ
が増加するにつれて、8点、6点、4点、2点、0点と
する。8点以上を、実用上問題ないとし、6点以下を不
良と評価する。
【0032】また、1ケ月動作後に保護層3の表面形状
を観察してフクレの発生の有無を確認した。試験の結果
を表1〜3に示す。
【0033】
【表1】
【0034】
【表2】
【0035】
【表3】
【0036】表1〜3の結果から明らかなように、比較
例1〜3において、ガラスフレークが0重量%では、全
ての種類の樹脂について保護層3の表面にフクレが発生
し不良と評価される。また、実施例1〜3において、ガ
ラスフレークが60重量%では、全ての種類の樹脂につ
いて、保護層3の密着性が低いために碁盤目試験で6と
評価され、やはり、不良と評価される。一方、実施例1
〜3において、ガラスフレークが10〜50重量%の範
囲では、全ての種類の樹脂について、良と評価される結
果が得られている。従って、この範囲において最適な樹
脂被覆鋼管が得られることが分かる。
【0037】
【発明の効果】上述の通り、本発明によれば、ポリエー
テルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンサルファイド
樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂およびフッ素樹脂から
選ばれた少なくとも1種類の熱可塑性樹脂に10〜50
重量%の無機添加物が配合された樹脂組成物からなる保
護層がプライマー層を介して表面に被覆された金属部材
は、耐酸性、耐熱性に優れ、また、樹脂と金属部材との
間の密着性が高いため耐露点腐蝕性にも優れ、さらに低
コストで作製できる。そのため、この金属部材を熱交換
器に、特に熱交換器で用いられている部品のうちで最も
腐食の大きい熱交換パイプに用いることで、熱交換パイ
プの耐酸性、耐熱性および耐久性を向上させることがで
き、ひいては、熱交換器自体の耐久性および信頼性を優
れたものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る樹脂被覆金属部材の概略断面図。
【符号の説明】
1…金属部材 2…プライマー層 3…保護層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリ
    フェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルサルホン樹
    脂およびフッ素樹脂から選ばれた少なくとも1種の熱可
    塑性樹脂に10〜50重量%の無機添加物が配合された
    樹脂組成物からなる保護層がプライマー層を介して表面
    に被覆された金属部材を用いることを特徴とする熱交換
    器。
JP35524197A 1997-12-24 1997-12-24 熱交換器 Pending JPH11183084A (ja)

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JP35524197A JPH11183084A (ja) 1997-12-24 1997-12-24 熱交換器

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7069978B2 (en) * 2001-01-03 2006-07-04 Thermal Corp. Chemically compatible, lightweight heat pipe
JP2008139021A (ja) * 2008-01-24 2008-06-19 Kurita Water Ind Ltd 食品プロセス用熱交換器
JP2010242096A (ja) * 2010-07-12 2010-10-28 Dainippon Printing Co Ltd 高耐熱性コーティング用組成物、高耐熱性被膜及びその製造方法

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