CZ2022126A3

CZ2022126A3 - Aktivační roztok a způsob jeho přípravy

Info

Publication number: CZ2022126A3
Application number: CZ2022-126A
Authority: CZ
Inventors: Martin MOLNÁR; Martin Ing. Molnár
Original assignee: Ego 93 S.R.O.
Priority date: 2022-03-18
Filing date: 2022-03-18
Publication date: 2023-05-03
Also published as: CZ309595B6; WO2023174460A1

Abstract

Aktivační roztok, zejména aktivační roztok pro zlepšení korozivní odolnosti povrchů, zejména pro zlepšení korozivní odolnosti zrcadel, který obsahuje roztok nejméně jednoho chloridu platinových kovů, destilované vody a glycerinu. Způsob přípravy aktivačního roztoku, podle kterého je smíchán roztok nejméně jednoho chloridu platinových kovů, destilované vody a glycerinu.

Description

Aktivační roztok a způsob jeho přípravy

Oblast techniky

Vynález se týká aktivačního roztoku, zejména aktivačního roztoku pro zlepšení korozivní odolnosti povrchů, zejména pro zlepšení korozivní odolnosti zrcadel.

Dosavadní stav techniky

V současné době je známo více druhů aktivačních roztoků pro zlepšení korozivní odolnosti povrchů. Aktivační roztoky se také používají k omezení nerovnoměrnosti vrstvy stříbra při výrobě zrcadel. Aktivační roztoky jsou použity mezi zónu senzibilace a zónu stříbření. Po ukončení senzibilace a opláchnutí zbytku senzibilačního roztoku demineralizovanou vodou je na sklo nanesen aktivační roztok. Ten umožní vytvoření nukleačních center. Po důkladném opláchnutí zbytků aktivačního roztoku demineralizovanou vodou, a jejich zachycení v separátní odpadové jímce, je na sklo nanášen metalizační roztok. Tato metoda zvýšení korozivní odolnosti vrstvy stříbra se jeví jako vcelku účinná, avšak vzhledem k ceně aktivačních roztoků, je značně nákladná. Další nevýhodou je použití dalšího kovu ve výrobě a z toho plynoucí nutnost jeho separace a záchytu z odpadních vod.

Aktivační roztok je nejběžněji tvořen vodným roztokem chloridu palladnatého v kyselém prostředí kyseliny chlorovodíkové. Může být, ale tvořen i celou řadou jiných chloridů kovů (titanu, mědi, rhodia, ruthenia). Jejich ochranný faktor je různý. Také se používá směs chloridu rutheničitého a chloridu palladnatého v poměrech 20 až 50 % chloridu rutheničitého. Důvodem je podstatně nižší cena ruthenia než paladia. U těchto roztoků aktivace se dodává koncentrát o obsahu platinových kovů 10 až 100 g/l. Jedná se o vodné roztoky, kde je přítomna kyselina chlorovodíková, která zabezpečuje stabilitu koncentrátu. Koncentrát se před aplikací významně naředí destilovanou vodou, což má za následek nárůst pH roztoku, což vede k disproporcionační reakci, tedy k vyloučení části palladia na senzibilovaném povrchu skla. Tedy ze dvou molekul chloridu palladnatého se jedna molekula redukuje a vyloučí se jako kovové palladium, druhá molekula se oxiduje na chlorid palladičitý. U chloridu ruthenitého je tento poměr ještě méně výhodný. Čtyři molekuly chloridu ruthenitého se disproporcinují na jednu molekulu kovu ruthenia a tři molekuly chloridu rutheničitého. Takže se může na skle vyloučit teoreticky jen 25% ruthenia a 75% ruthenia odtéká do odpadu.

Z výše uvedeného stavu techniky je zřejmé to, že současný stav techniky má celou řadu nevýhod, přičemž hlavní nevýhodu je nízká efektivita využití obsahu aktivačního kovu obsaženého v aktivačním roztoku. S tím souvisí i další nevýhoda, kterou je vysoký obsah aktivačních kovů v odpadních vodách, což ohrožuje životní prostředí a zvyšuje uhlíkovou stopu vyrobených zrcadel.

Cílem vynálezu je řešení, které přinese podstatně vyšší výtěžnost platinových kovů z aktivačního roztoku, při zachování nebo zlepšení kvality aktivačního procesu.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje a cíle vynálezu naplňuje aktivační roztok, zejména aktivační roztok pro zlepšení korozivní odolnosti povrchů, zejména pro zlepšení korozivní odolnosti zrcadel, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje roztok koncentrátu aktivačního roztoku, který v jednom litru obsahuje 20 až 215 g solí platinových kovů, 20 až 202 g glycerinu a destilovanou vodu, s destilovanou vodou v poměru 1 : 500 až 1 : 10000. Výhodou vynálezu je nahrazení reakce disproporcionační reakcí oxidačně-redukční. Ke kyselému roztoku chloridu platinových kovů je přidáno organické redukční činidlo - glycerin. V koncentrátu je

- 1 CZ 2022 - 126 A3 kyselost tohoto roztoku dostatečná a roztok je stabilní. Těsně před aplikací je roztok opět výrazně naředěn destilovanou vodou, což má za následek zmenšení kyselosti roztoku, tedy vzrůst pH, což iniciuje oxidačně-redukční děj. Glycerin se oxiduje a platinové kovy jsou zcela vyredukovány. Teoreticky tak můžeme dosáhnout 100% účinnosti vyloučení platinových kovů na skle. Úspora platinového kovu přináší úsporu ekonomickou i ekologickou, snižuje zátěž odpadních vod a zmenšuje uhlíkovou stopu vyrobených zrcadel. Výhodné je dále to, že použití koncentrátu snižuje náklady na skladování a přepravu aktivačního roztoku, protože je skladován a přepravován pouze jeho koncentrát.

Dále je výhodné, když aktivační roztok obsahuje koncentrát aktivačního roztoku, který v jednom litru obsahuje 13,8 až 138 g chloridu rutheniteho RuChxHCl, 7,55 až 75,5 g chloridu palladnateho PdCh, 20 až 202 g glycerinu a destilovanou vodu. Nahrazením části palladia rutheniem se zvýší korozivní odolnost zrcadel. Ochranné působení vrstvy směsi palladia a ruthenia je vyšší než ochranné působení stejně silné vrstvy tvořené pouze palladiem. Při současných cenách palladia a ruthenia je výhodou nahrazení podstatně dražšího palladia rutheniem.

Variantně může být výhodné, když aktivační roztok obsahuje koncentrát aktivačního roztoku, který v jednom litru obsahuje 20 až 200 g chloridu palladnateho PdCh, 20 až 200 g glycerinu a destilovanou vodu.

Výhodné také je, když aktivační roztok dále obsahuje 0,005 až 0,05 g kyseliny chlorovodíkové HC1, která zvyšuje stabilita roztoku, čímž se zabraňuje nechtěnému vylučování kovu v potrubí a aplikačních tryskách. Platinový kov vypadává až na povrchu skla.

Dále uvedené nedostatky do značné míry, podle první varianty, odstraňuje a cíle vynálezu naplňuje způsob přípravy aktivačního roztoku, zejména způsob přípravy výše uvedeného aktivačního roztoku, podle vynálezu jehož podstata spočívá v tom, že v případě, kdy aktivační roztok obsahuje dvojici chloridů platinových kovů, přesněji když obsahuje chlorid ruthenitý RuChxHCl a chlorid palladnatý PdCh, tak nejprve je připraven koncentrát aktivačního roztoku tak, že je ohřát glycerin na teplota 30 °C, dále vytvořen první roztok tak, že je na 1 litr výsledného koncentrátu aktivačního roztoku smícháno 20 až 202 g glycerinu, 13,8 až 138 g chloridu rutheniteho RuChxHCl a 20 až 200 ml destilované vody, přičemž současně je vytvořen druhý roztok tak, že je na 1 litr výsledného koncentrátu aktivačního roztoku smícháno 7,55 až 75,5 g chloridu palladnateho PdCh, 0,005 až 0,05 g HC1 a 40 ml až 400 ml destilované vody a dále se první roztok a druhý roztok za stálého míchání smísí, a vše se doplní destilovanou vodou do 1 litru výsledného koncentrátu aktivačního roztoku, který je před aplikací zředěn s destilovanou vodou v poměru 1 : 500 až 1 : 10000.

Dále uvedené nedostatky do značné míry, podle druhé varianty, odstraňuje a cíle vynálezu naplňuje způsob přípravy aktivačního roztoku, zejména způsob přípravy výše uvedeného aktivačního roztoku, podle vynálezu jehož podstata spočívá v tom, že v případě, kdy aktivační roztok obsahuje pouze jeden chlorid platinových kovů, přesněji když obsahuje chlorid palladnatý PdCh, je výhodné, když je nejprve připraven koncentrát aktivačního roztoku tak, že je ohřát glycerin na teplota 30°C, dále je na 1 litr výsledného koncentrátu aktivačního roztoku smícháno 20 až 200 g glycerinu, 20 až 200 g chloridu palladnateho PdCh, 20 až 400 ml destilované vody a 0,005 až 0,05 g HC1, a vše se následně doplní destilovanou vodou do 1 litru výsledného koncentrátu aktivačního roztoku, který je před aplikací zředěn s destilovanou vodou v poměru 1 : 500 až 1 : 10000.

Hlavní výhodou vynálezu je výrazná úspora nákladů díky podstatně vyšší výtěžnosti platinového kovu. Na 1 m² zrcadel je aplikováno 0,0287 ml koncentrátu klasického aktivační roztoku, což odpovídá 2,064 mg platinového kovu na 1 m² zrcadla. Na skle se zachytí 0,79 mg platinového kovu na 1 m² zrcadla a 1,274 mg platinového kovu odteče do odpadu. Účinnost vyloučení na skle je tedy něco přes 38 %. Teoreticky by disproporcionační reakce mohla být u chloridu palladnateho 50 %, ale při výše uvedeném dávkování je pouze 38 %. Výhodou použití aktivačního roztoku podle vynálezu je to, že se na výrobu 1 m² zrcadel použije 0,024 ml koncentrátu, tedy 0,956 mg

-2CZ 2022 - 126 A3 platinových kovů na 1 m². Na skle se zachytí 0,91 mg kovu na 1 m² a do odpadu odtéká 0,046 mg platinových kovů. Při využití redukčních vlastností glycerinu teoreticky můžeme vyloučit 100 % kovu. Prakticky z výše uvedeného příkladu vyplývá, že je možné vyloučit na senzibilovaném skle 95,18 % platinových kovů aplikovaných nástřikem. Přestože se odpadní vody podle stávajícího stavu techniky zpracují, a část platinových kovů se podaří rekuperovat, tak přesto se při použití aktivačního roztoku podle vynálezu významně sníží náklady na výrobu zrcadel. Přínosem je také velké zvýšení kvality zrcadel, protože při standardní metodě se zachytí jen 0,79 mg platinových kovů na 1 m². U použití nové receptury se zachytí 0,91 mg platinového kovu na 1 m². Toto zvýšení významně přispívá ke zvýšené kvalitě zrcadel. Další výhodou je zmíněný menší únik platinových kovů do odpadních vod, což přispívá ke zmenšení nákladů na čištění odpadních vod a má to příznivý ekologický efekt.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad 1

Jeden litr koncentrátu aktivačního roztoku obsahuje 13,8 g chloridu ruthenitého RuChxHCl, 7,55 g chloridu palladnatého PdCh, 20 g glycerinu a 0,005 g HC1 v roztoku s destilovanou vodou.

Výsledný aktivační roztok obsahuje 1 díl koncentrátu aktivačního roztoku na 500 dílů destilované vody.

Podle způsobu přípravy 1 litru koncentrátu výše uvedeného aktivačního roztoku je nejprve připraven koncentrát aktivačního roztoku tak, že je ohřát glycerin na teplotu 30 °C, dále je vytvořen první roztok tak, že je na 1 litr výsledného koncentrátu aktivačního roztoku smícháno 20 g glycerinu, 13,8 g chloridu ruthenitého RuChxHCl a 20 ml destilované vody. Směs se míchá, dokud se veškerý krystalický chlorid ruthenitý nerozpustí. Současně je vytvořen druhý roztok tak, že je na 1 litr výsledného koncentrátu aktivačního roztoku smícháno 7,55 g chloridu palladnatého PdCh, 40 ml destilované vody s 0,005 g HC1. Roztok se opět míchá do úplného rozpuštění soli. Výsledný koncentrát aktivačního roztoku se získá smísením prvního a druhého roztoku za stálého míchání a doplněním destilovanou vodou do 1 litru.

Aplikační roztok je připraven tak, že koncentrát aktivačního roztoku je těsně před aplikací zředěn destilovanou vodou v poměru 1 : 500.

Takto připravený aktivační roztok je aplikován na senzibilovaný a opláchnutý povrch skleněných desek před nanesením stříbrné vrstvy.

Příklad 2

Jeden litr koncentrátu aktivačního roztoku obsahuje 138 g chloridu ruthenitého RuChxHCl, 75,5 g chloridu palladnatého PdCh, 202 g glycerinu a 0,05 g HC1 v roztoku s destilovanou vodou.

Výsledný aktivační roztok obsahuje 1 díl koncentrátu aktivačního roztoku na 10 000 dílů destilované vody.

Podle způsobu přípravy 1 litru koncentrátu výše uvedeného aktivačního roztoku je nejprve připraven koncentrát aktivačního roztoku tak, že je ohřát glycerin na teplotu 30 °C, dále je vytvořen první roztok tak, že je na 1 litr výsledného koncentrátu aktivačního roztoku smícháno 202 g glycerinu, 138 g chloridu ruthenitého RuChxHCl a 200 ml destilované vody. Směs se míchá, dokud se veškerý krystalický chlorid ruthenitý nerozpustí. Současně je vytvořen druhý roztok tak, že je na 1 litr výsledného koncentrátu aktivačního roztoku smícháno 75,5 g chloridu palladnatého PdCh, 400 ml destilované vody a 0,05 g HC1. Roztok se opět míchá do úplného rozpuštění soli. Výsledný

-3CZ 2022 - 126 A3 koncentrát aktivačního roztoku se získá smísením prvního a druhého roztoku za stálého míchání a doplněním destilovanou vodou do 1 litru.

Aplikační roztok je připraven tak, že koncentrát aktivačního roztoku je těsně před aplikací zředěn destilovanou vodou v poměru 1 : 10 000.

Příklad 3

Jeden litr koncentrátu aktivačního roztoku obsahuje 58 g chloridu ruthenitého RuChxHCl, 35 g chloridu palladnatého PdCh, 100 g glycerinu a 0,01 g HC1 v roztoku s destilovanou vodou.

Výsledný aktivační roztok obsahuje 1 díl koncentrátu aktivačního roztoku na 2500 dílů destilované vody.

Podle způsobu přípravy 1 litru koncentrátu výše uvedeného aktivačního roztoku nejprve je připraven koncentrát aktivačního roztoku tak, že je ohřát glycerin na teplotu 30 °C, dále je vytvořen první roztok tak, že je na 1 litr výsledného koncentrátu aktivačního roztoku smícháno 100 g glycerinu, 58 g chloridu ruthenitého RuChxHCl a 100 ml destilované vody. Směs se míchá, dokud se veškerý krystalický chlorid ruthenitý nerozpustí. Současně je vytvořen druhý roztok tak, že je na 1 litr výsledného koncentrátu aktivačního roztoku smícháno 35 g chloridu palladnatého PdCh, 400 ml destilované vody s 0,01 g HC1. Roztok se opět míchá do úplného rozpuštění soli. Výsledný koncentrát aktivačního roztoku se získá smísením prvního a druhého roztoku za stálého míchání a doplněním destilovanou vodou do 1 litru.

Aplikační roztok je připraven tak, že koncentrát aktivačního roztoku je těsně před aplikací zředěn destilovanou vodou v poměru 1 : 2500.

Příklad 4

Jeden litr koncentrátu aktivačního roztoku obsahuje 75 g chloridu palladnatého PdCh, 100 g glycerinu a 0,005 g HC1 v roztoku s destilovanou vodou.

Podle způsobu přípravy 1 litru koncentrátu výše uvedeného aktivačního roztoku nejprve je připraven koncentrát aktivačního roztoku tak, že je ohřát glycerin na teplotu 30 °C, dále je vytvořen roztok tak, že je na 1 litr výsledného koncentrátu aktivačního roztoku smícháno 100 g glycerinu a 75 g chloridu palladnatého PdCh, 100 ml destilované vody s 0,005 g HC1. Roztok se míchá do úplného rozpuštění chloridu palladnatého a pak se doplní destilovanou vodou do 1 litru.

Variantně mohou být připraveny koncentráty aktivačního roztoku, které mohou obsahovat v jednom litru výsledného koncentrátu aktivačního roztoku 20 až 200 g chloridu palladnatého PdCh, 20 až 200 g glycerinu a destilovanou vodu.

-4CZ 2022 - 126 A3

Průmyslová využitelnost

Aktivační roztok, podle vynálezu, lze využít pro zlepšení korozivní odolnosti nanášených povrchů, zejména pro zlepšení korozivní odolnosti zrcadel. Aktivační roztok se nejčastěji aplikuje na senzibilovaný a opláchnutý povrch skla před vlastním stříbřením. Tento roztok lze použít i na 10 senzibilovaný povrch plastu před vlastním nanesením stříbrné vrstvy pomocí redukčních látek.

Claims

1. Aktivační roztok, zejména aktivační roztok pro zlepšení korozivní odolnosti povrchů, a zejména pro zlepšení korozivní odolnosti zrcadel, vyznačující se tím, že obsahuje roztok koncentrátu aktivačního roztoku, který v jednom litru obsahuje 20 až 215 g solí platinových kovů, 20 až 202 g glycerinu a destilovanou vodu, s destilovanou vodou v poměru 1 : 500 až 1 : 10 000.

2. Aktivační roztok podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje koncentrát aktivačního roztoku, který v jednom litru obsahuje 13,8 až 138 g chloridu ruthenitého RuChxHCl, 7,55 až 75,5 g chloridu paladnatého PdCb, 20 až 202 g glycerinu a destilovanou vodu.

3. Aktivační roztok podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje koncentrát aktivačního roztoku, který v jednom litru obsahuje 20 až 200 g chloridu palladnatého PdCl2, 20 až 200 g glycerinu a destilovanou vodu.

4. Aktivační roztok podle některého z nároků 2 a 3, vyznačující se tím, že dále obsahuje 0,005 až 0,05 g HCl.

5. Způsob přípravy aktivačního roztoku podle některého z nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že nejprve je připraven koncentrát aktivačního roztoku tak, že je ohřát glycerin na teplotu 30 °C, dále vytvořen první roztok tak, že je na 1 litr výsledného koncentrátu aktivačního roztoku smícháno 20 až 202 g glycerinu, 13,8 až 138 g chloridu ruthenitého RuChxHCl a 20 až 200 ml destilované vody, přičemž současně je vytvořen druhý roztok tak, že je na 1 litr výsledného koncentrátu aktivačního roztoku smícháno 7,55 až 75,5 g chloridu palladnatého PdCl2, 0,005 až 0,05 g HCl a 40 ml až 400 ml destilované vody, a dále se první roztok a druhý roztok za stálého míchání smísí, a vše se doplní destilovanou vodou do 1 litru výsledného koncentrátu aktivačního roztoku, který je před aplikací zředěn s destilovanou vodou v poměru 1 : 500 až 1 : 10 000.

6. Způsob přípravy aktivačního roztoku podle některého z nároků 1 a 3, vyznačující se tím, že nejprve je připraven koncentrát aktivačního roztoku tak, že je ohřát glycerin na teplotu 30 °C, dále je na 1 litr výsledného koncentrátu aktivačního roztoku smícháno 20 až 200 g glycerinu, 20 až 200 g chloridu palladnatého PdCh, 20 až 400 ml destilované vody a 0,005 až 0,05 g HCl, a vše se následně doplní destilovanou vodou do 1 litru výsledného koncentrátu aktivačního roztoku, který je před aplikací zředěn s destilovanou vodou v poměru 1 : 500 až 1 : 10 000.