CZ19196A3

CZ19196A3 - Method of cleaning and degreasing solid surfaces

Info

Publication number: CZ19196A3
Application number: CZ96191A
Authority: CZ
Inventors: Lorant Ing Vojcek; Roman Ing Forgac
Original assignee: Lorant Ing Vojcek; Roman Ing Forgac
Priority date: 1995-01-24
Filing date: 1996-01-22
Publication date: 1996-08-14
Also published as: WO1996023088A1; SK8995A3; SK281391B6

Abstract

A process for the cleaning and degreasing of solid surfaces by means of unstable hydrocarbons C12 to C20 in water in a 1:1 to 1:50 ratio at a temperature of 20 DEG C to 60 DEG C. The emulsion is sprayed onto the surface at a pressure of 0.1 to 0.7 MPa, the heating being produced by heating elements immersed in the water phase. The next step is rinsing with water obtained from the breaking of the emulsion. This is followed by drying with air at a temperature no more than 10 DEG C lower than the flare temperature of the hydrocarbons and finally by regeneration of the aliphatic hydrocarbons used. Regeneration is obtained by azeotropic distillation with water at a temperature of 80 DEG C to 120 DEG C and an atmospheric pressure in which the azeotrope forms two phases: hydrocarbons - water in a 1:4 to 1:6 ratio after condensation.

Description

Oblast techniky to· σ>Technique to · σ>

Vynález se týká způsobu čistění a odmašťování tuhých povrchů pomocí nových ekologicky a zdravotně nezávadných přípravků na bázi nasycených alifatických uhlovodíků s vysokou účinností a s produkcí lehce recyklovatelných odpadů. Přitom současně řeší problém bezpečnosti jejich použití zamezením tvorby výbušných aerosolů.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a process for the cleaning and degreasing of solid surfaces by means of novel environmentally and environmentally friendly high aliphatic hydrocarbon based compositions and to the production of easily recyclable waste. At the same time, it solves the problem of safety of their use by preventing the formation of explosive aerosols.

Dosavadní stav technikyBackground Art

Doposud známé způsoby čistění tuhých povrchů před povrchovou úpravou nebo mezioperačním čistěním jsou zdravotně a ekologicky náročnou operací v oblasti kovozpracujícího, elektrotechnického, sklářského nebo průmyslu na zpracování plastů s vysokou tvorbou nebezpečných odpadů, zdravotně a ekologicky nebezpečnými emisemi a častou kontaminací odpadních a spodních vod.So far known methods of cleaning hard surfaces prior to surface treatment or in-process cleaning are difficult and environmentally demanding operations in the metal, electrical, glass or plastics processing industries with high hazardous waste generation, health and environmental hazards and frequent contamination of waste and groundwater.

V současnosti jsou v průmyslu v oblasti čistění a odmašťování tuhých povrchů nejvíce rozšířeny dva základní principy čistění, a to rozpouštění a emulgace. Rozpouštění je všeobecně výhodnější způsob, ale průmyslová zařízení jsou určena pro použití halogenovaných, v převážné míře chlorovaných, uhlovodíků. Aplikací chlorovaných rozpouštědel, jako čistících a odmašťovacích činidel, se zabývá ČS AO č.246999 ve formě ponoru a oplachu tlakovým stříkáním. Další vylepšenou aplikací chlorovaných uhlovodíků se zabývá ČS patent č.277144, který vylepšuje použití chlorovaných uhlovodíků očistěním pomocí páry, přičemž jsou emise snižované pomocí chladícího odlučovače par.Nowadays, two basic cleaning principles, namely dissolution and emulsification, are most widely used in the cleaning and degreasing of solid surfaces. Dissolution is a generally preferred method, but industrial devices are intended to use halogenated, predominantly chlorinated, hydrocarbons. Application of chlorinated solvents, such as cleaning and degreasing agents, deals with CS AO No. 246999 in the form of immersion and rinsing by pressure spraying. Another improved application of chlorinated hydrocarbons is disclosed in U.S. Pat.

Uhlovodíky (odaromatizované nasycené alifatické uhlovodíky ^c12^-c20 ^a jejich chemické emulze s vodou) se aplikují pomocí zařízení označovaných jako čistící stůl, např. PV 2603-92.Hydrocarbons (dearomatized aliphatic hydrocarbons, saturated ^C 12 ^-C 20 ^and their chemical emulsion with water) were applied using a device known as a cleaning table, e.g. PV 2603-92.

Čistící efekt se dosahuje mechanickým posunem čistící štětky po povrchu a rozpouštěním nečistot do čistícího přípravku při teplotě v místnosti. Taktéž jsou známa zařízení pracující na principu ponoru (a s pomocí ultrazvuku), ve kterých se čištěný materiál ponořuje do čistícího přípravku při teplotě v místnosti anebo vyšší, maximálně však o 10°C nižší než je teplota vzplanutí použitých uhlovodíků. U chemických emulzí n-alkanů C₁₄-C_lg s vodou uváděných v PV 2538-91 se navrhuje i čistění pomocí stříkání tlakem na povrch čištěného materiálu, které je bezpečné při poměru uhlovodíky-voda = 1:1,5 a vyšších. Následující operací u vzpomínaných způsobů je oplach čištěného povrchu a odstranění uhlovodíků v dalším zařízení. Nakonec následuje sušení prováděné v sušárnách.The cleaning effect is achieved by mechanically moving the cleaning brush over the surface and dissolving dirt into the cleaning agent at room temperature. Also known are immersion (and ultrasonic) devices in which the material to be cleaned is immersed in a cleaning composition at room temperature or above, but not more than 10 ° C below the flash point of the hydrocarbons used. Chemical emulsions of n-alkanes C ₁₄ -C ₁ with water reported in PV 2538-91 are also proposed to be spray-cleaned to the surface of the cleaned material, which is safe at a hydrocarbon-water ratio of 1: 1.5 and higher. The following operation for the mentioned methods is to rinse the cleaned surface and remove the hydrocarbons in the other equipment. Finally, drying is carried out in the driers.

Nevýhodou v případě použití nasycených alifatických uhlovodíků způsobem čistící stůl je zvýšená manipulační a fyzická náročnost čistění a odmašťování na obsluhu zařízení. Další nevýhodou je dlouhodobý kontakt obsluhy s odmašťovacím médiem při častém čistění a odmašťování hlavně ve velkých provozech. Nevýhodou všech vzpomínaných způsobů čistění a odmašťování pomocí nasycených alifatických uhlovodíků anebo jejich chemických emulzí je také potřeba většího množství zařízení (čistící vána nebo čistící stůl, oplachová vana a sušárna) pro dosažení stejného efektu jako při použití rozpouštědel na bázi chlorovaných uhlovodíků. Nevýhodou chemické emulze je také nákladné zneškodňování po' nasycení nečistotami z důvodu přítomnosti vody.The disadvantage of using saturated aliphatic hydrocarbons in a cleaning table method is the increased handling and physical complexity of cleaning and degreasing equipment. Another disadvantage is the long-term contact of the operator with the degreasing medium during frequent cleaning and degreasing mainly in large plants. The disadvantage of all mentioned methods of cleaning and degreasing with saturated aliphatic hydrocarbons or their chemical emulsions is also the need for more equipment (cleaning bath or cleaning table, rinse bath and dryer) to achieve the same effect as using chlorinated hydrocarbon solvents. The disadvantage of the chemical emulsion is also the costly disposal of impurities due to the presence of water.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedené nedostatky jsou odstraněné způsobem čistění a odmašťování tuhých povrchů podle vynálezu, vyznačující se tím, že na čistění se použije nestabilní emulze nasycených alifatických uhlovodíků C₁₂-C₂₀ ^{ve vo<}^ě vytvořená mechanickým smícháním směsi uhlovodíky-voda v objemovém poměru 1:1 až 1 : 50 při teplotě 20 až 60°C, kde emulze se nanáší na čistý povrch tlakovým stříkáním při tlaku 0,1 - 0,7 MPa, přičemž vyhřívání se uskutečňuje ohřívacími tělesy zapuštěnými ve vodní fázi s následným oplachem vodou získanou rozpadem emulze a sušením vzduchem při teplotě maximálně o ÍO^C nižší než je teplota vzplanutí . uhlovodíků a regenerací použitých alifatických uhlovodíků. Uvedená regenerace se uskutečňuje azeotropickou destilací s vodou při teplotě 80 - 120°C v atmosferickém tlaku, kde azeotrop tvoří po kondenzaci dvě fáze uhlovodík-voda v poměru 1:4 až 1:6, přičemž se získá opětovně použitelný regenerát.These drawbacks are eliminated by cleaning and degreasing solid surfaces of the invention, characterized in that purification in an unstable emulsion of saturated aliphatic hydrocarbons, C ₁₂ -C ^{₂₀ in <^} produced by mechanical blending of a mixture of hydrocarbon-water in a volume ratio of 1: 1 up to 1: 50 at a temperature of 20 to 60 ° C, where the emulsion is applied to a clean surface by pressure spraying at a pressure of 0.1 - 0.7 MPa, the heating being carried out by heating bodies embedded in the water phase followed by rinsing with water obtained by disintegration of the emulsion and by air drying at a temperature of not more than 10 ° C lower than the flash point. hydrocarbons and the recovery of the aliphatic hydrocarbons used. Said regeneration is carried out by azeotropic distillation with water at 80-120 ° C at atmospheric pressure, where after the condensation the azeotrope forms two hydrocarbon-water phases in a ratio of 1: 4 to 1: 6, whereby a reusable regenerate is obtained.

Výhodou tohoto řešení podle vynálezu je zvýšená účinnost čistícího efektu uhlovodíků (odaromatizovaných nasycených alifatických uhlovodíků C₁₂~^c20^ pomocí tlakového stříkání směsi přípravku a vody na tuhý povrch. Bezpečnost aplikace je dodržená z důvodu nanášení ve formě vodní emulze (tvořené intenzívním mícháním) bez tvorby hořlavých aerosolů, čistění je vykonávané s výhodou za studená bez zvýšených energetických nákladů, lehká a nenákladná regenerace přípravku po jeho nasycení nečistotami. Další výhodou je dobrá prchavost vytvořeného povrchového filmu po oplachu vodou, a tím dosahovaná vysoká kvalita čistění tuhého povrchu před další technologickou operací. Výhodou je také, že všechny operace čistění, t.j. oplach a sušení, je možné uskutečňovat v jednom zařízení bez přímého fyzického zásahu obsluhy zařízení, čímž se snižuje manipulační náročnost čištění a odmašťování.The advantage of this solution according to the invention is the increased efficiency of the cleaning effect of hydrocarbons (odaromatizovaných saturated aliphatic hydrocarbons C ₁₂ ~ ^C 20 ^ using pressurized spraying the lotion composition and water to a solid surface. The safety is maintained due to application as an aqueous emulsion (formed by vigorous mixing) without flammable aerosols, cleaning is preferably carried out cold without increased energy costs, light and inexpensive regeneration of the composition after its impregnation with dirt.Another advantage is the good volatility of the formed surface film after rinsing with water, thereby achieving high quality surface cleaning prior to further technological operation It is also advantageous that all cleaning operations, ie rinsing and drying, can be carried out in a single device without direct physical intervention by the operator of the device, thereby reducing cleaning and handling costs. linking.

Řešení podle vynálezu je možné provádět cyklicky, polokontinuálně nebo kontinuálně.The present invention can be carried out cyclically, semi-continuously or continuously.

Obsah uhlovodíků v emulzi se pohybuje v poměru 1:1 až 1:50 (uhlovodík : voda). Na vytvoření emulze se s výhodou použije několikastupňové čerpadlo. Množství přidávaných uhlovodíků se reguluje samostatným regulačním ventilem v sací větvi čerpadla. Vytvořená vodní emulze uhlovodíků se následně čerpá při pracovním tlaku 0,1 až 0,7 MPa do postřikových dýz v prostoru čistící komory. Bezpečný nehořlavý aerosol se dosahuje použitím vodní emulze uhlovodíků. Teplota při použití se reguluje podle účinnosti čistění od 10 do 50°C. Vyhřívání se uskutečňuje pomocí elektrických spirál ponořených do vodní vrstvy.The hydrocarbon content of the emulsion ranges from 1: 1 to 1:50 (hydrocarbon: water). A multi-stage pump is preferably used to form the emulsion. The amount of hydrocarbons added is controlled by a separate control valve in the pump suction line. The hydrocarbon water emulsion formed is subsequently pumped at a working pressure of 0.1 to 0.7 MPa into the spray nozzles in the cleaning chamber. A safe non-flammable aerosol is achieved using a hydrocarbon emulsion. The application temperature is controlled according to the cleaning efficiency of 10 to 50 ° C. The heating is carried out by means of electric coils immersed in the water layer.

Po čištění pomocí emulze uhlovodíky-voda následuje oplach vodou. Při oplachovém cyklu je na sací větvi uhlovodíků do čerpadla zavřený dálkově ovládaný ventil, přičemž ze spodní části zásobní nádrže se do tlakových trysek čerpá voda, která vznikla po rozpadu emulze. V závislosti na požadavku na stálost čištěného povrchu bez následné povrchové úpravy se používá voda s obsahem pasivátoru na bázi vodorozpustných organických aminů a, nebo organických hydroxylaminů.After cleaning with a hydrocarbon-water emulsion, water is rinsed. In the rinse cycle, a remotely controlled valve is closed on the hydrocarbon suction branch to the pump, whereby water is drawn from the bottom of the storage tank into the pressure nozzles resulting from the breakdown of the emulsion. Depending on the requirement for the stability of the surface to be cleaned without subsequent surface treatment, water containing a water-soluble organic amine-based or organic hydroxylamine-based passivator is used.

Konečnou operací je sušení povrchu proudem vzduchu při teplotě místnosti nebo ohřátého na teplotu maximálně o 10°C nižší než je teplota vzplanutí použitého uhlovodíku. Ohřívač a ventilátor bývá s výhodou součástí zařízení pro čistění povrchů.The final operation is to dry the surface with a stream of air at room temperature or heated to a temperature of not more than 10 ° C lower than the flash point of the hydrocarbon used. The heater and the fan are preferably part of a surface cleaning device.

Životnost jedné náplně nasycených alifatických uhlovodíků je závislá na intenzitě znečištění plochy čištěného materiálu a na požadavku výsledné čistoty čištěného a odmašťovaného povrchu. Všeobecně se dá konstatovat, že při hrubém technologickém čistění je účinnost zachovaná do hodnoty 45% hmotnostních chemických nečistot a při jemném čistění je účinnost zachovaná do 5% hmotnostních chemických nečistot. Po nasycení se uhlovodík lehce gravitačně oddělí od zbytku směsi a regeneruje se samostatně do maximálního množství až 80% hmotnosti z původního použitého uhlovodíku pomocí azeotropické destilace s vodou při teplotě 8C-120°C a atmosferickém tlaku. Azeotrop tvoří po kondenzaci dvě fáze uhlovodík-voda v poměru od 1:4 až 1:6, přičemž se získá čistý opětovně použitelný regenerát.The lifetime of one charge of saturated aliphatic hydrocarbons depends on the intensity of contamination of the area of the cleaned material and on the requirement of the resulting cleanliness of the cleaned and degreased surface. In general, in the case of coarse technological purification, the efficiency is maintained at up to 45% by weight of chemical impurities, and in fine purification the efficiency is maintained at up to 5% by weight of chemical impurities. After saturation, the hydrocarbon is easily separated by gravity from the remainder of the mixture and recovered separately to a maximum of 80% by weight of the original hydrocarbon used by azeotropic distillation with water at 8 ° C-120 ° C and atmospheric pressure. After condensation, the azeotrope forms two phases of hydrocarbon-water in a ratio of from 1: 4 to 1: 6, whereby a clean reusable regenerate is obtained.

Další vysvětlení předmětu vynálezu je zřejmé z příkladů provedení podle vynálezu.A further explanation of the subject matter of the invention is apparent from the examples of the invention.

Příklady provedeni vynálezuEXAMPLES OF THE INVENTION

Příklad 1.Example 1.

Do zařízení na čistění pomocí nestabilních emulzí se vložily díLce železničního vagonu silně znečištěné vazelínou a mechanickými nečistotami. Čistění a odmašťování se uskutečnilo tlakovým stříkáním nestabilní emulze uhlovodík-voda v poměru 1:1 při tlaku 0,4 MPa teplotě 45°C po dobu 10 minut. Po očistění a odmaštění se uzavřela přisávací větev uhlovodíku do směšovacího čerpadla na tlakové stříkání. Tím se dosáhlo stříkání samostatnou vodou, které se uskutečnilo při tlaku 0,4 MPa a teplotě 45°C po dobu 5 minut. Následné bylo vypnuto čerpadlo a zapnul se ventilátor i ohřev vzduchu a po dobu 10 minut se na čitěné předměty foukal vzduch o teplotě 50°C při průtoku 700 m³/hod. Na konci se dílce vyložily ze zařízení čisté, odmaštěné a suché bez skvrn.In the unstable emulsion purification plant, the rail carriage was heavily soiled with petroleum jelly and mechanical impurities. Purification and degreasing was performed by pressure spraying an unstable hydrocarbon-water emulsion in a 1: 1 ratio at 0.4 MPa at 45 ° C for 10 minutes. After purification and degreasing, the hydrocarbon suction branch was closed to a pressure spray mixing pump. This resulted in separate water spraying at a pressure of 0.4 MPa and a temperature of 45 ° C for 5 minutes. Subsequently, the pump was switched off and the fan and air heater were switched on, and air at 50 ° C at a flow rate of 700 m ³ / h was blown on the articles for 10 minutes. At the end, the panels were unloaded from the device clean, degreased and dry without stains.

Příklad 2.Example 2.

Rovněž jako v prvním příkladu se díly znečištěné konzervačním olejem na odmaštění se uskutečnilo stříkáním uhlovodík-voda v poměru 1:3 při tlaku 0,4 MPa a teplotě 45^VC po dobu 5 minut. Oplach vodou se uskutečnil při tlaku 0,4 MPa a teplotě 45°C po dobu 5 min. se způsobem sušení jako v příkladu 1. Na konci operace byly suché díly lakované a kvalita odmaštění se stanovila mřížkovou metodou. Čistění vyhovovalo požadavkům na lakování práškovými barvami.Also, as in the first example, the degreasing contaminated oil parts were sprayed with hydrocarbon-water at a ratio of 1: 3 at a pressure of 0.4 MPa and a temperature of 45 ^V for 5 minutes. Rinsing with water was carried out at a pressure of 0.4 MPa and a temperature of 45 ° C for 5 min. with the drying method as in Example 1. At the end of the operation, the dry parts were varnished and the degreasing quality was determined by the grid method. Cleaning meets the requirements for powder coating.

čistily a odmašťovaly lakování. Čistění a nestabilní emulze O,they cleaned and degreased the paintwork. Purification and Unstable O,

Příklad 3.Example 3.

Shodně jako v příkladu 1 se čistily díly znečištěné konzervačním olejem na bázi rostlinných olejů (řepkového oleje) nestabilní emulzí uhlovodík-voda v poměru 1:3 při tlaku 0,4 MPa a teplotě 20°C po dobu 5 minut. Oplach vodou se uskutečnil při tlaku 0?4 MPa a teplotě 20°C.As in Example 1, vegetable oil-contaminated oil (rapeseed oil) parts were cleaned with an unstable hydrocarbon-water emulsion of 1: 3 at 0.4 MPa and 20 ° C for 5 minutes. Rinsing with water was carried out at a pressure of 0-4 MPa and a temperature of 20 ° C.

Po usušení byly díly povrchově upravované galvanickým nanášením mědi ve vodních koupelích bez technologických těžkostí.After drying, the parts were surface treated by galvanic application of copper in water baths without technological difficulties.

Průmyslová využitelnostIndustrial usability

Způsob podle vynálezu je využitelný ve strojírenském, elektrotechnickém, sklářském a automobilové průmyslu zejména při mezioperačním nebo konečném čistění součástek a zařízení.The method according to the invention can be used in the engineering, electrical, glass and automotive industries, especially in the intermediate or final cleaning of components and equipment.

Claims

PATENT CLAIMS

1. A method for cleaning and degreasing solid surfaces, characterized in that purification in an unstable emulsion of saturated aliphatic hydrocarbons C-L2 ^-C 2O ^{in a <^} ® produced by mechanically mixing the hydrocarbon-water mixtures in a ratio of 1: 1 to 50 at a temperature of 20 to 60 ° C, where the emulsion is applied to a clean surface by pressure spraying at a pressure of 0.1 - 0.7 MPa, the heating being carried out by heating bodies embedded in the water phase followed by rinsing with water obtained by disintegration of the emulsion and drying with air at a maximum temperature of 10 ° C lower than the hydrocarbon flash point and recovering the aliphatic hydrocarbons used.

Method for cleaning and degreasing solid surfaces according to claim 1, characterized in that the regeneration of used aliphatic hydrocarbons from contaminated preparations is carried out by azeotropic distillation with water at 80-120 ° C and at atmospheric pressure, where the azeotrope forms two phases after condensation hydrocarbon-water in a ratio of 1: 4 to 1: 6 to obtain a pure reusable regenerate.