DE2712900A1

DE2712900A1 - Verfahren zur reinigung von metallen im spritzverfahren

Info

Publication number: DE2712900A1
Application number: DE19772712900
Authority: DE
Inventors: Hermann Drosdziok; Herbert Dipl Chem Dr Longmann; Rudolf Peifer
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1977-03-24
Filing date: 1977-03-24
Publication date: 1978-10-05
Also published as: FR2384860B1; IT7821500A0; US4284434A; GB1556646A; CA1118660A; DE2712900C2; SE430079B; IT1093874B; BE865251A; FR2384860A1; CH625559A5; BR7801770A; JPS53121006A; JPS6039119B2; MX148824A; SE7802457L

Description

Henkel &Cie GmbH

4000 Düsseldorf, den 21. ^. 1977 Patentabteilung

Henkelstraße 07 _Qr. _Ar/Sr

Patentanmeldung D 5565

"Verfahren zur Reinigung von Metallen ix Spritzverfgieren"

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Reinigung von Metallen im Spritzverfahren mit schwach alkalischen, Rostschutzkomponenten und Tenside sowie ggf. Builder und Inhibitoren enthaltenden wäßrigen Lösungen.

Die Reinigung von Metallteilen in der industriellen Fertigung wird vielfach in Spritz-Wasch-Anlagen durchgeführt, in denen eine wäßrige Waschflüssigkeit umgepumpt und über Düsen auf die zu reinigenden Metallteile aufgespritzt wird.

Häufig werden Waschflüssigkeiten verwendet, die organische Rostschutzkornponenten, insbesondere Alkanolamine und Fettsäuren und/oder aromatische Carbonsäuren, enthalten. Die Lösungen können weiterhin in geringem Umfang anorganische Komponenten, wie zum Beispiel Natriumnitrit oder Phosphate sowie Inhibitoren, z.B. für Nichteisenmetalle-, Lösungsvermittler und Konservierungsmittel enthalten. Der pH-Wert der verwendeten Lösungen liegt meist im Bereich von 7,5 - U.

Diese Reinigüngslösungen enthalten neben den bereits aufgezählten Bestandteilen zur Erzielung einer Entfettungsund Reinigungswirkung Tenside. Da die Reinigungslösungen beim Einsatz in Spritz-Wasch-Anlagen nicht schäumen dürfen, werden nichtionogene Tenside oder Kombinationen nichtionogener Tenside -verwendet.

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Blatt 2 zur Patentanmeldung D 55^5 Patente und Literatur

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Grund für den Einsatz nichtionogener Tenside ist ihre geringe Löslichkeit bei höheren Temperaturen und damit eine Ausscheidung einer netzmitteireicheren Phase in feinster Verteilung bei dem sogenannten Trübungspunkt. Nichtionogene Tenside zeigen oberhalb des Trübungspunktes eine deutlich geringere Neigung zum Schäumen. Üblicherweise verwendete nichtionogene Tenside sind Additions-Produkte von Äthylen- und/oder Propylenoxid an Verbindungen wie Alkylphenole, Fettalkohole, Fettamine,»Fettsäuren, Fettsäureamide oder ähnliche Verbindungen, sowie Blockpolymere von Polyäthylenoxid und Polypropylenoxid.

Diese bekannten Reinigungslösungeri neigen bei längerem Einsatz zur Abscheidung der beim Trübungspunkt in feiner Dispersion vorliegenden Netzmittel in größeren Tropfen und Schichten an d*er Oberfläche, wodurch die Tenside ausschwimmen und für das Reinigungsverfahren und die Schaumregulierung nicht mehr zur Verfügung stehen. Die Gefahr der Netzmittelabscheidung ist besonders groß bei Waschanlagen mit hoher Pumpenleistung und relativ kleinem Laugenbehälter. Die Abscheidung der Tenside in grober Verteilung an der Oberfläche verursacht zum einen den Nachteil eines Nachlassens der Waschwirkung, die im wesentlichen auf dem Gehalt der Reinigungslösung an Tensiden beruht, zum anderen den Nachteil, daß die in der Lösung verbleibenden Komponenten, z. B. die organischen Rostschutzkomponenten, nach Abscheidung der in feiner Verteilung schaurndämpfend wirkenden nichtionogenen Tenside zu einem Überschäumen der Waschanlagen führen können.

Es wurde nun gefunden, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren diese Nachteile vermieden werden. Es wird eine Abscheidung der nichtionogenen Tenside und ein Schäumen der Spritzanlagen während der Arbeitszeit verhindert.

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Blatt 1) zur Patentanmeldung D 55^3 Patente und Literatur

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Reinigung von Metallen im Spritzverfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigung bei pH-Werten zwischen 7,5 bis 11, vorzugsweise 8,5 - 10, mit wäßrigen Lösungen durchgeführt wird, die

a) lösliche Salze, vorzugsweise Alkanolaminsalze aromatischer Carbonsäuren und/oder verzweigter und/oder geradkettiger aliphatischer Carbonsäuren mit 6-12 C-Atomen

b) ein oder mehrere nichtionogene Tenside

c) ein oder mehrere oberflächenaktive quaternäre Ammoniumverbindungen

in einer Konzentration von 0,1-4 Gew.-^ Aktivsubstanz a, b und c

enthalten, wobei das Gewichtsverhältnis der nichtionogenen Tenside zu den quaternären Ammoniumverbindungen 20 : 1 bis 1 : 1 und das Gewichtsverhältnis Carbonsäure zur Summe nichtionogener Tenside und quaternärer Ammoniumverbindungen 20 : 1 bis 1 : 20 beträgt.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden als lösliche Salze aromatischer Carbonsäuren und/oder verzweigter und/oder geradkettiger aliphatischer Carbonsäuren, die Alkali- und insbesondere die Alkanolaminsalze der Carbonsäuren mit 6-12 C-Atomen, z. B. Benzoesäure, tertiär-Buty!benzoesäure, Zimtsäure, Caprylsäure, Caprinsäure, Isooctan-, Isononan- und Isodekansäure verwendet. Dabei können die löslichen Salze der Carbonsäuren einzeln oder im Gemisch eingesetzt werden.

Neben diesen löslichen Salzen der Carbonsäuren enthalten die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Lösungen

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Blatt 4 zur Patentanmeldung D 5!) 6 ^ Patente und Literatur

ein oder mehrere nichtionogene Tenside, wie beispielsweise Anlagerungsverbindungen von Alkylenoxiden an Fettalkohole, Fettamine, Fettsäuren, Fettsäureamide und Alkylphenole und/oder Blöckpolymere aus Ä'thylenoxid und Propylenoxid.

Als dritten wesentlichen Bestandteil neben den Salzen der Carbonsäuren und nichtionogenen Tensiden enthalten die erfindungsgemäß verwendeten Lösungen ein oder mehrere oberflächenaktive quaternäre Ammoniumverbindungen. Als quaternäre Ammoniumsalze können z. B. Imidazolinium-, Pyridinium- oder Piperidiniumsalze und insbesondere quaternäre Ammoniumverbindungen vom Typ der Alkyldimethylbenzylammoniumsalze (Handelsname Zephirol) sowie Alkyltrimethy!ammoniumsalze eingesetzt werden.

Die vorgenannten drei Komponenten sind in einem bestimmten Gewichtsverhältnis einzusetzen, und zwar beträgt das Gewichtsverhältnis der nichtionogenen Tenside zu den quaternären Ammoniumverbindungen 20 : 1 bis 1:1, und das Gewichtsverhältnis der Carbonsäure zu der Summe von nichtionogenen Tensiden und quaternären Ammoniumverbindungen 20 : 1 bis 1 : 20. Das Verhältnis der drei Komponenten zueinander wird einmal dadurch bestimmt, ob bei der Anwendung des Verfahrens die Reinigung oder der Korrosionsschutz der zu behandelnden Metalloberflächen im Vordergrund steht. Wird der Schwerpunkt auf die Reinigung gelegt, so wird eine Kombination eingesetzt, die einen relativ hohen Tensidanteil enthält, während bei einem Überwiegen des Korrosionsschutzes die löslichen Salze der genannten Carbonsäuren in größerem Maße vertreten sind.

Die Lösungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können gegebenenfalls noch Zusätze an Alkanolamines Phosphaten, insbesondere kondensierten Phosphaten, Boraten,

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Blatt 5 zur Patentanmeldung D 5^rJ^3 Patente und Literatur

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Nitrit und Inhibitoren, insbesondere für Nichteisenmetalle, enthalten. Weiterhin können den Lösungen Biozide wie beispielsweise Hexahydrotriazinderivate und/oder Phenole und/ oder Chlorphenole zur Verhinderung von Bakterien- und/oder Pilzbefall zugesetzt werden.

Der Aktivsubstanzgehalt der Komponenten a, b und c der im Verfahren eingesetzten Lösungen liegt zwischen 0,1 und 4 Gew.-$, bevorzugt zwischen 0,3 bis 1,2 Gew.-%. Zur Herstellung dieser Lösungen werden im allgemeinen flüssige Konzentrate mit Aktivsubstanzgehalten von 20 bis 80 %, teilweise unter Mitverwendung von Lösungsvermittlern, verwendet.

Der Trübangspunkt der im Verfahren verwendeten Lösungen wird wie üblich so, eingestellt, daß er unterhalb der Arbeitstemperatur liegt. Im allgemeinen werden Arbeitstemperaturen zwischen 20 und bO° C bevorzugt.

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Blatt 6 zur Patentanmeldung D 55^5 Patente und Literatur

Beispiel 1 -y

In einer Versuchsspritzanlage mit einem Badvolumen von 20 1 und einem Spritzdruck von 10 atü wurde eine Lösung der folgenden Zusammensetzung

0,5 % TriEthanolamin

0,5 % Caprylsäure

0,1 ^ Äthylenoxid/Propylenoxid-Blockpolymer

und einem pH-Wert von 9*1 bei 50 bis 60° C eingesetzt. Bereits nach wenigen Stunden war das Tensid praktisch quantitativ an der Oberfläche abgeschieden und die ursprünglich bei der Arbeitstemperatur von 50 bis 60° C trübe Lösung war vollkommen klar. Mit der Abscheidung des Tensids an der Oberfläche begann die Lösung zu schäumen, so daß der Versuch abgebrochen werden mußte.

In einem zweiten Versuch wurde einer Reinigungslösung der oben angegebenen Zusammensetzung 0,02 % Lauryldlmethylbenzylammoniumchlorid zugesetzt. Diese Reinigungslösung ließ sich über den gesamten Testzeitraum von 5 Tagen ohne Abscheidung von Tensiden und ohne Schaumentwicklung spritzen. Die Lösung besaß eine gute Reinigungswirkung, die sich - wie auch der Korrosionsschutz - über den gesamten Versuchszeitraum nicht änderte.

Beispiel 2

Eisen- und Stahlteile wurden in einer Durchlaufspritzanlage mit einem Badvolumen von J> rrr und einem Spritzdruck von 12 atü mit einer Lösung der folgenden Zusammensetzung gereinigt:

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Henkel & Ge GmbH

Blatt 7 zur Patentanmeldung D 55^5 Patente und Literatur

0,2 % Diäthanolamin

Oj02 % tert.-Butylbenzoesäure

0,02 % Isononansäure

0,2 % Anlagerungsprodukt von 9 Mol Ethylenoxid +

10 Mol Propylenoxid an Nonylphenol

0,05 % Oleyldimethylbenzylammoniumchlorid

0,01 % Mercaptobenzthiazol

Die Arbeitstemperatur betrug 70° C und der pH-Wert der Lösung 9*3· Während der gesamten Badstandzeit von Ik Tagen trat keine Abscheidung von Tensiden auf, und die Reinigungslösung konnte bis zum Ende der Standzeit schaumfrei gespritzt werden. Normal verschmutzte Teile waren einwandfrei gereinigt und der Korrosionsschutz war ausreichend. Bei mit Läppasten verschmutzten Teilen brachte ein Zusatz von Triphosphat in einer Konzentration von 0,1 % eine einwandfreie Reinigung dieser schwer zu behandelnden Teile.

Beispiel 3

In der in Beispiel 1 beschriebenen Versuchsspritzanlage wurde mit den nachfolgend aufgeführten Reinigungslösungen bei unterschiedlichen Einsatztemperaturen - wie jeweils angegeben - über einen Zeitraum von 5 Tagen schaumfrei und ohne jegliche Abscheidung von Tensiden gearbeitet. Versuchsteile konnten einwandfrei gereinigt und korrosionsgeschützt werden.

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Blaff 8 zur Patentanmeldung D 5 5 £ I

Henkel & Oe GmbH Patente und Literatur

0,2 $ Isononansäure

0,5 $ Triäthanolamin

0,2 % Natriumnitrit

0,04 % Äthylenoxid / Propylenoxid-Blockpolymer

0,005 % Lauryldimethylbenzylammoniumchlorid

0,1 $ Hexahydrotriazinderivat

pH-Wert: 9,0

Arbeitstemperatur: 40 C

0,5 % Natriumcaprylat

0,1 % Triäthanolamin

0,05 % Anlagerungsprodukt von 6 Mol

Propylenoxid an Fettalkohol

0,05 % Oleyldimethylbenzylammoniumchlorid

0,01 % Mercaptobenzthiazol

0,1 % Borax

0,15 % Natriumtriphosphat

pH-Wert: 9,5

Arbeitstemperatur: 20 C

C) 0,15 % Zimtsäure

0,15 % Benzoesäure

0,4 % Diethanolamin

0,01 % Äthylenoxid-Propylenoxid-Blockpolymer

0,01 % Lauryldimethylbenzylammoniumchlorid

0,1 % Hexahydrotriazinderivat

pH-Wert: 9,2

Arbeitstemperatur: 60 C

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Henkel &Cie GmbH

Blatt 9 zur Patentanmeldung D 55<-Ο Patente und Literatur

D) 0,015 jt> Isononansäure 0,01 fo Caprinsäure 0,2 % Triäthanolamin 0,2 % Monoäthanolamin 0,15 % Ä'thylenoxid-Propylenoxid-Blockpolymer 0,075 % Anlagerungsprodukt von 8 Mol Ä'thylencxid

an Nonylphenol 0,075 % Anlagerungsprodukt von 10 Mol A'thylenoxid

an Fettamin

0,06 % Cetyltrimethylammoniumchlorid 0,2 % Natriumnitrit

pH-Wert: 9,5 Arbeitstemperatur: 50° C

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Claims

Henkel &Cie GmbH

Blatt 10 zur Patentanmeldung D 5 5 6 3 Patente und Literatur

Patentansprüche

1, Verfahren zur Reinigung von Metallen im Spritzverfahren mit schwach alkalischen, organische Rostschutzkomponenten und Tenside sowie ggf- Builder und Inhibitoren enthaltenden wäßrigen Lösungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigung bei pH-Werten zwischen 7,5 bis 11, vorzugsweise 8,5 bis 10, mit Lösungen durchgeführt wird, die

a) lösliche Salze, vorzugsweise Alkanolaminsalze aromatischer Carbonsäuren und/oder verzweigter und/oder geradkettiger aliphatischer Carbonsäuren mit 6-12 C-Atomen,

b) ein oder mehrere nichtionogene Tenside,

c) ein oder mehrere oberflächenaktive quaternäre Ammoniumverbindungen

in einer Konzentration von 0,1 - ·Ί Gew.-^ Aktivsubstanz a, b und c enthalten, wobei das Gewichtsverhältnis der nichtionogenen Tenside zu den quaternären Ammoniumverbindungen 20 : 1 bis 1 : I und das Gewichtsverhältnis Carbonsäure zur Summe der nichtionogenen Tenside und quaternären Ammoniumverbindungen 20 : 1 bis 1 : 20 beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als quaternäre Ammoniumsalze Produkte vom Typ der Alkyldimethylbenzy!ammoniumsalze verwendet werden.

3· Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, ■daß die wäßrigen Lösungen weitere Zusätze an Alkanolarninen und/oder Phosphaten und/oder Boraten und/oder Nitriten und/oder Inhibitoren und/oder Bioziden enthalten.

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ORIGINAL INSPECTED