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Die
Erfindung betrifft einen Korrosionsentferner, ein Verfahren zu dessen
Herstellung und seine Verwendung zur Entfernung von Rost und Korrosionsschichten.
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Seit
der Verwendung der ersten Eisengerätschaften ist die Korrosion,
beziehungsweise der Rost ein ständiger Begleiter des Menschen.
Per Definition nach DIN 50900, 1.1 versteht man unter Korrosion
die "Reaktion eines metallischen Werkstoffes mit seiner
Umgebung, die eine messbare Veränderung des Werkstoffes bewirkt
und zu einer Beeinträchtigung der Funktion eines metallischen
Bauteils oder eines ganzen Systems führen kann. In den
meisten Fällen ist diese Reaktion elektrochemischer Natur,
in einigen Fällen kann sie jedoch auch chemischer (nichtelektrochemischer)
oder metallophysikalischer Natur sein." [Meckelburg, E.: Korrosionsverhalten
von Werkstoffen, VDI Verlag].
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Die
Korrosion eines Werkstoffes ist ein sehr komplexer und vielschichtiger
Vorgang, dessen genauer Ablauf jeweils vom zu unter suchenden System
des Werkstoffes und seiner Umgebung abhängt. Korrosionserscheinungen
müssen daher immer individuell betrachtet werden. Es lassen
sich jedoch einige grundlegende Aussagen treffen, die für
alle Korrosionsreaktionen zutreffend sind. Korrosionsreaktionen
sind immer Phasengrenzreaktionen zwischen korrodierendem Material
und seiner direkten Umgebung. Das korrodierende Metall wird in einer
Redoxreaktion oxidativ angegriffen. Me → Mez+ + ze–
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Ein
Metall wird als passiv bezüglich seines Korrosionsverhaltens
bezeichnet, wenn unter den gegebenen Umständen hohe Korrosionsgeschwindigkeiten
erwartet werden, die Korrosion aber aufgrund sich bildender (meist
oxidischer) Deckschichten sehr langsam abläuft. Diese Deckschichten
entstehen meist durch die Korrosion selbst. Als Beispiel sei die
hohe Korrosionsbeständigkeit des mit einem Normalpotential
von E0 = –1,66 V sehr unedlen Aluminiums
genannt, die von der Ausbildung einer stabilen, nicht leitenden
oxidischen Deckschicht herrührt. [Kaesche, H.:
Die Korrosion der Metalle, 3. Aufl., Springer Verlag 1990].
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Im
Falle des Eisens kann ebenfalls eine passivierende Oxidschicht ausgebildet
werden. Hier sind die Korrosionsbedingungen ausschlaggebend. Das
Eisen(II)-hydroxid ist viel stärker wasserlöslich,
als Fe(OH)3, welches ein partielles Hydroxid
der Formel FeO(OH) bzw. Fe2O3·H2O ist. Taucht reines Eisen unbewegt in destilliertes
Wasser, so diffundieren die gebildeten Fe2+ und
OH– Ionen von der Metalloberfläche
weg und werden erst in einem Bereich höherer Sauerstoffkonzentration
zu Fe(OH)3 (= Rost) oxidiert. Die in einiger
Entfernung von der Metalloberfläche ausgefallenen Oxide
bilden keine Schutzschicht auf dem Metall und die Korrosion schreitet
fort. Im Gegensatz dazu ist bei einer bewegten Probe im gleichen
Wasser die Sauerstoffkonzentration an der Metalloberfläche
groß und es kommt zur Ausbildung eines unsicht baren Oxidfilmes
auf der Oberfläche, wodurch die Proben nicht korrodieren,
sondern glänzend bleiben. [Kaesche, H.: Die Korrosion
der Metalle, 3. Auf 1., Springer Verlag 1990, Evans, U.R.: Einführung
in die Korrosion der Metalle, Verlag Chemie, 1965] Eisen zählt
zu den unedlen Metallen (E0 = –0.44
V) und ist daher besonders anfällig für elektrochemische
Zerstörung. Das Hauptkorrosionsprodukt des Eisens ist der
Rost. Das Rosten des Eisens ist ein natürlich ablaufender
Prozess. Als reines Metall ist Eisen thermodynamisch instabil und
versucht daher in den thermodynamisch stabileren Zustand, den Rost, überzugehen
[Ute Rasemann: Untersuchungen an Rostschichten zur Klärung
ihres makroskopischen und mikroskopischen Aufbaus und einiger Eigenschaften,
die Teilvorgänge des komplexen Rostungsmechanismus charakterisieren.
Freiberg, 1975].
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Rost
wird chemisch häufig als hydratisiertes Eisen(III)oxid
(FeO(OH) = ½ Fe2O3·H2O) beschrieben. Genauer ist es jedoch, den
Rost als ein Gemisch aus unterschiedlichen Anteilen an Eisen(II)-oxid
(FeO), Eisen (II, III)-oxid (Fe3O4), und als häufigste Komponente
Eisen(III)-oxid (Fe2O3)
zu charakterisieren. Wasser kann dabei als Hydrat oder Hydroxid
vorliegen.
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Dabei
gehen die der Weltwirtschaft aus Korrosion entstandnen Schäden
und die damit verbundenen Folgekosten in die Milliarden. Es ist
daher von großem wirtschaftlichem Interesse, sowohl die
Rostanfälligkeit der Gebrauchgegenstände selbst
zu verringern, als auch vor allem einfache, kostengünstige
und umweltneutrale Methoden zur Entfernung des Rostes bereitzustellen.
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Im
Stand der Technik sind einige Verfahren und Zusammensetzungen zur
Entfernung von Rost bekannt, die häufig auf der Verwendung
starker Säuren beruhen.
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Die
DE 44 33 376 beschreibt
ein Verfahren zur Entrostung von Oberflächen und der Beseitigung
von Korrosionsschäden. Dabei werden organische eisenkomplexierende
Stoffe verwendet, die in Mikroorganismen vorkommen und von diesen
Produziert werden können. Diese werden in einem geeigneten
Medium, z. B. unter Eisenmangelbedingungen, angezogen und bilden
dabei die entsprechenden eisenkomplexierenden Stoffe. Sowohl die
produzierenden Mirkoorganismen als auch die eisenkomplexierenden
Stoffe alleine können ohne weitere Zusatzstoffe zur Rostentfernung,
beispielsweise in einem Reinigungsbad verwendet werden.
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Viele
der heute angewandten Verfahren zur Rostentfernung beinhalten starke
Säuren und weisen die damit verbundenen Problemen bezüglich
der Arbeitssicherheit, Umweltverträglichkeit und Korrosion
der Betriebsanlagen auf. Auch werden die zu entrostenden Gegenstände
selbst oft von der Säure angegriffen. Auf der anderen Seite
sind eisenkomplexierende organische Substanzen zwar materialschonender
und ungefährlicher in Handhabung, gleichzeitig in der Regel
aber sehr teuer und damit nicht wirtschaftlich im Vergleich zu den
gängigen Verfahren. Zudem wirkt sich auch die im Vergleich
zu stark säurehaltigen Systemen längere Einwirkzeit
negativ auf die Wirtschaftlichkeit aus.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, ein Entrostungsmittel bzw. Korrosionsentferner
zur Verfügung zu stellen das sowohl eine schonende und
vollständige Entrostung des Materials ermöglicht,
als auch gleichzeitig eine schnelle und wirtschaftliche Reinigung
bzw. Entfernung des Rost und von Korrosionsschäden ermöglicht.
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Nach
einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe
mit einem Entrostungsmittel nach Patentanspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Entrostungsmittels sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Der
erfindungsgemäße Korrosionsentferner weist dabei
die folgenden Komponenten auf:
- a.) Mindestens
ein biologischen Komplexbildner;
- b.) Mindestens ein Puffersystem, insbesondere eine organische
Säure enthaltend;
wobei der pH-Wert des Korrosionsentferners
zwischen etwa 3 und 6 liegt.
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Erfindungsgemäß werden
unter biologischen Komplexbildern die Speicher- und Transportverbindungen
des Eisens verstanden, die im Organismus vorkommen. Diese sind insbesondere
in der
DE 44 33 376
C1 beschrieben, auf die ausdrücklich Bezug genommen
wird. Insbesondere wird die entsprechende Offenbarung der
DE 44 33 376 C1 zu
solchen Verbindungen auf den Seiten 4 und 5 der
DE 44 33 376 C1 , einschließlich der
Siderophore, durch Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung aufgenommen.
Die biologischen Komplexbildner können dabei nach einer
bevorzugten Ausführungsform aus den Organismen selbst gewonnen werden,
z. B. im Rahmen eines biologischen oder biotechnologischen Verfahrens
gewonnen werden. Die Darstellung erfolgt dabei in der Regel in Fermentern
durch entsprechende, ggf. auch gentechnisch veränderte, Zell-,
Bakterien- oder Pilzkulturen. Durch gezielt eingestellte Mangelbedingungen
wie beispielsweise Eisenmangel, lassen sich z. B. Mikroorganismen
zur Darstellung von (eisenkomplexierenden) biologischen Komplexbildner
nutzen. Daneben sind auch klassische organische Syntheseverfahren
denkbar. Bevorzugt werden die biologischen Komplexbildner durch
Fermentation von Mikroorganismen, insbesondere von Bakterienstämmen
und/oder Pilzen, erhalten. In einer bevorzugten Ausführungsform
werden die biologischen Komplexbildner durch Fermentation von Bakterienstämmen
gewonnen, die ausgewählt sind aus der Gruppe von Actinomyceten,
Streptomyceten, Streptomyces olivaceus und Streptomyces pilosus.
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Die
biologischen Komplexbildner zeichnen sich dabei durch eine hohe
Affinität zu 3 und 2-wertigen Metallionen, vor allem Eisen,
speziell Fe(III), aus. Diese werden in einem Komplex stabil gebunden
und damit der Metalloberfläche entzogen. Mögliche,
nicht beschränkende, aktive Strukturelemente zur Eisenkomplexierung
sind zum Beispiel Porphyrin-Ringe (z. B. im Hämoglobin).
Im Gegensatz zu starken Säuren wird die unbeschädigte
Metalloberfläche, z. B. aus elementaren Eisen, nicht von
den biologischen Komplexbildnern weiter angegriffen.
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Ein
weiteres wesentliches Element des Korrosionsentferners ist ein Puffersystem,
speziell ein Puffersystem mit mindestens einer organischen Säure.
Das Puffersystem verstärkt dabei überraschenderweise
ganz wesentlich die korrosionsentfernende Wirkung des Biologischen
Komplexbildners. Möglich ist dabei, ohne dabei auf diese
Theorie beschränkt zu sein, dass die rosthaltige Oberfläche
vom Puffersystem aktiviert wird, und damit eine Komplexierung der
Eisenionen auf der Oberfläche erleichtert wird. Zudem stellt
ein Puffersystem bestehend aus einer organischen Säure
sowohl Protonen als auch Komplexanionen, beispielsweise über
die Carboxylfunktion, zur Verfügung, die eine „Vorablösung"
bzw. „Anlösung" des Rostes ermöglichen.
In Kombination mit den biologischen Komplexbildnern lässt
sich damit der Rost sowohl schnell als auch schonend entfernen.
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Das
Puffersystem kann an sich in jedem Massenverhältnis mit
dem biologischen Komplexbildner gemischt werden. Bevorzugt sind
Massenanteile, bezogen auf die wasserfreie Einwaage, von Puffersystem
zu Entrostungsbad: 2–50 Gew.-% bevorzugt 5–30
Gew.-%, besonders bevorzugt 5–20 Gew.-%.
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Es
hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch gezeigt, dass
ein recht „milder" pH-Wert zwischen etwa 3 und 6 für
die effiziente Verwendung des Korrosionsentferners (d. h. in der
eingesetzten Form) besonders vorteilhaft ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform wird der pH-Wert des
Korrosionsentferners in der eingesetzten Form so eingestellt, dass
sich ein pH-Wert zwischen 3,5–5,5, bevorzugt 4–5
ergibt.
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Bevorzugt
sind die biologischen Komplexbildner ausgewählt aus der
Gruppe die gebildet wird von Desferrioxamin E, Desferrioxamin B,
Desferrioxaminderivate, Enterobactin, Vibriobactin, Anguibactin,
Pyochelin, Yersiniabactin, Mycobactin, Ferrichrom, Ferricrocin,
Coprogen, Fusigen, Rhizoferin, EDDS, Histamin, Histidin, Ionomycin,
Phytin, Tannin, Chitosan, Weinsäure, Ascorbinsäure,
Fulvosäuren, Huminsäuren, Humine, Ligninabbauprodukte
und -derivate.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform enthält das
Puffersystem Komponenten ausgewählt aus Citronensäure/Citraten
und/oder Gluconsäure/Gluconaten, da hier überraschend
besonders vorteilhafte Wirkungen in Kombination mit den biologischen
Komplexbildnern gefunden wurden.
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Nach
einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält
der Korrosionsentferner ein Verdickungsmittel und/oder einen Gelbildner.
Dabei versteht man unter einem Verdickungsmittel und/oder Gelbildner
alle Zusätze, zur in der Regel wässerigen Lösung,
die die Viskosität erhöhen. Dies kann dabei sowohl
durch Gelbildung, d. h. durch die Ausbildung eines Netzwerkes innerhalb
der Lösung, als auch durch die Bildung geordneter flüssigkristalliner
Phasen erfolgen. Letztere lassen beispielsweise recht einfach durch
die Verwendung langkettiger Tenside erhalten.
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Bevorzugt
ist das Verdickungsmittel und/oder der Gelbildner ausgewählt
aus der Gruppe die gebildet wird von hydrophilen Polymeren, Tensiden,
Kohlenhydraten und anorganischen Gelbildnern, insbesondere bevorzugt
Alginat, Carrageenan, Stärke, Cellusose, Chitosan, Xanthan,
Bimsmehl, Polyethylenglycol und Polyethylenglycolether.
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Bevorzugt
beträgt der Massenanteil des Puffersystems zur Gesamtmasse
Gel: 2–30 Gew.-%, bevorzugt 5–20 Gew.-%, besonders
bevorzugt 5–10 Gew.-%.
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Weiterhin
bevorzugt enthält der Korrosionsentferner einen Emulgator,
insbesondere nichtionische Tenside, ionische Tenside, amphothere
Tenside und Methansulfonylchlorid. Der Emulgator verbessert dabei sowohl
die Mischbarkeit des biologischen Komplexbildners mit dem Puffersystem,
als auch die Oberflächeneigenschaften des zu behandelnden
Metallgegenstandes. Der Emulgator entfernt außerdem eventuell
vorliegende Rückstände, z. B. Schmierstoffe, diese
könnten sonst die Zugänglichkeit des Korrosionsentferners
zur Metalloberfläche blockieren. Zudem ermöglicht
der Emulgator auch die gleichzeitige Verwendung ölhaltiger und
anderer hydrophober Metallpflegemittel die gleichzeitig mit dem
Korrosionsentferner verwendet werden können.
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Nach
einer weitern bevorzugten Ausführungsform enthält
der Korrosionsentferner mindestens eine schaumbildene Substanz.
Nicht beschränkende Beispiele geeigneter schaumbildender
Substanzen sind Laurylsulfat (SDS), Tenside, Proteine, insbesondere
Proteine tierischer und pflanzlicher Herkunft, Glycole, Phosphinsäure-
und Diphosphinsäuresalze, oder Kombinationen daraus. Die
Stärke und Stabilität der Schaumbildung kann dabei
durch die Konzentration der eingesetzten Verbindung als auch durch
die Anwesenheit/Abwesenheit von schaumhemmenden Verbindungen wie
beispielsweise Alkoholen eingestellt werden. Der Schaum lässt
sich dabei z. B. kurz vor der Anwendung beispielsweise durch Schütteln,
Vermischen oder durch Einblasen eines Treibgases erzeugen.
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Bevorzugt
enthält der Korrosionsentferner ein Enzym. In einer bevorzugten
Ausführungsform ist das Enzym ausgewählt aus der
Gruppe die gebildet wird von Lipasen, Esterasen, Hydrolasen, Oxidoreduktasen, Oxidasen,
Lactasen, Phenoloxidasen und Peroxdasen.
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Bevorzugt
enthält der Korrosionsentferner ein Konservierungsmittel.
Beispiele für geeignete Konservierungsmittel sind E200 – Sorbinsäure,
E201 – Natriumsorbat, E202 – Kaliumsorbat, E203
Calciumsorbat, E210 – Benzoesäure, E211 – Natriumbenzoat,
E212 Kaliumbenzoat, E213 – Calciumbenzoat, E214 – PHB-Ester,
E215 – PHB-Ethylester Natriumsalz, E216 – PHB-Propylester;
E217 – PHB-Propylester Natriumsalz, E218 – PHB-Methylester,
E219 – PHB-Methylester Natriumsalz, E220 – Schwefeldioxid,
E221 – Natriumsulfit, E222 – Kaliumnitrit, E250 – Natriumnitrit
und E251 – Natriumnitrat. Diese Konservierungsmittel sind
in Lebensmitteln zugelassen und können demnach problemlos
verwendet und auch entsorgt werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform enthält der
Korrosionsentferner anorganische Komplexbildner, speziell anorganische
Komplexbildner mit einer hohen Eisenaffinität, z. B. Triphosphate
und Thiocyanate.
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Nach
einer Ausführungsform enthält der Korrosionsentferner
keine Mikroorganismen, da diese die Entrostungswirkung hemmen können.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Korrosionsentferner
als Feststoff vor. Damit lässt er sich leicht transportieren
und Lagern. Zur Anwendung kann er dann direkt ins Entrostungsbad
gegeben werden.
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Nach
einer anderen besonders bevorzugten Ausführungsform liegt
der Korrosionsentferner als Gel und/oder Paste vor. Er kann damit
direkt im Entrostungsbad gelöst werden oder direkt als
Paste auf den entsprechenden Metallstellen auftragen werden und
anschließend mit einem feuchten Lappen abgewischt werden.
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Damit
lässt sich der Korrosionsentferner auch ohne große
Reinigungsvorrichtung z. B. im Haushaltsbereich zum Entrosten von
Metallgegenständen wie beispielsweise Fahrräder,
Metallzäune, Metalltüren, Metallbesteck und Metallgriffen
verwenden. So wurde überraschend gefunden, dass die erfindungsgemäßen Gele
bzw. Pasten eine erheblich verbesserte Entrostungswirkung zeigen.
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Bevorzugt
weißt das Gel und/oder Paste eine Viskosität von
0,1–108 mPa·s, bevorzugt
1–106 mPa·S, besonders
bevorzugt 102–104 mPa·s
auf. Die Viskositäten können beispielsweise mit
einem Kugelfallviskosimeter nach DIN 53015 bestimmt werden.
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Nach
einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung weiterhin ein Verfahren
zur Herstellung eines Korrosionsentferners umfassend mindestens
die folgenden Schritte:
- a.) Bereitstellen mindestens
eines biologischen Komplexbildner;
- b.) Bereitstellen eines Puffersystems, insbesondere eine organische
Säure enthaltend;
- c.) Mischen der Komponenten a.), b.), und gegebenenfalls weiterer
Komponenten;
- d.) Einstellen des pH-Wertes der Mischung auf einen Wert von
größer/gleich 3 und kleiner/gleich 6.
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Die
in der Mischung neben dem biologischen Komplexbildner und dem Puffersystem
vorzugsweise vorhandenen weitern Komponenten sind vorstehend näher
beschreiben worden.
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Die
Erfindung beinhaltet weiterhin die Verwendung des erfindungsgemäßen
Korrosionsentferners zur Entfernung von Rost und/oder Korrosionsschäden,
mindestens umfassend die folgenden Schritte:
- a.)
Bereitstellen einer Korrosionsschicht, insbesondere einer korrodierten
Oberfläche;
- b.) Bereitstellen des Korrosionsentferners wie hierin beschrieben;
- c.) In Kontakt bringen des Korrosionsentferners mit der Korrosionsschicht,
insbesondere in einem wässerigen Medium;
- d.) Einwirken des Korrosionsentferners auf die Korrosionsschicht;
- e.) Vorzugsweise Bildung eines antikorrosiven Schutzfilmes auf
der Metalloberfläche
- f.) gegebenenfalls Abtrennen des Korrosionsentferners und/oder
Regeneration des Korrosionsentferners und Rückführung.
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Die
Korrosionsschicht muss dabei in der Regel nicht mechanisch vorbehandelt
werden, eine mechanische Behandlung kann die Einwirkzeit jedoch
weiter verkürzen. Der Korrosionsentferner kann dann mit
der korrodierten Metallschicht in Kontakt gebracht werden. Dies
kann durch Auftragen des Korrosionsentferners in Form einer Paste
oder in einer wässerigen Lösung in einem Entrostungsbad
erfolgen. Eine gute Durchmischung fördert dabei die Wirkungsweise
des Korrosionsentferners und verkürzt die Einwirkungszeit.
Optional kann das Entrostungsbad auf eine Temperatur von 40–50°C
erhitzt werden, in der Regel reicht aber eine Umsetzung bei Raumtemperatur
aus. Neben dem Ablösen der Korrosionsschicht bildet sich
auch eine antikorrosive Schicht aus, die die Entstehung von neuem
Rost verlangsamt. Nach Einwirken des Korrosionsentferners und Entfernen
der entrosteten Metallschicht lässt sich die wässerige
Lösung des Korrosionsentferners einfach zurückgewinnen.
Durch Zugabe einer alkalischen Lösung, beispielsweise Kalkmilch
(Ca(OH)2), wird das im Komplex gebundene
Eisen als Oxid/Hydroxid ausgefällt und der Korrosionsentferner
kann nach Einstellung des pH-Wertes, d. h. Regeneration des Puffers,
beispielsweise mit Zitronensäure, wieder verwendet werden. Auf
diese Art und Weise lässt sich der Korrosionsentferner
auch in einem kontinuierlichen Kreisprozess verwenden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform wird nach Entfernung
der Korrosionsschicht eine dünne antikorrosive Schutzschicht
auf der Metalloberfläche gebildet.
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Bevorzugt
wird die dünne antikorrosive Schutzschicht auf der Metalloberfläche
durch in der Zusammensetzung vorhandenen Enzyme gebildet.
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Bevorzugt
wird der Korrosionsentferner als Schaum appliziert. Dazu wird beispielsweise
der flüssige Korrosionsentferner bevorzugt kurz vor der
Anwendung mit Luft vermischt. Alternativ kann dazu ein Treibgas und/oder
Treibmittel eingebracht werden.
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Bevorzugt
wird der Korrosionsentferner zur Entfernung von Anlauffarben und
Zunderschichten verwendet.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform wird der Korrosionsentferner
zur Entgratung und/oder Derouging, das heißt zur Entfernung
von Korrosions- und Ablagerungspartikeln, z. B. in Rohrleitungen
verwendet.
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Die
Erfindung wird im Weiteren unter Bezugnahme auf die verwendeten
Test- und Untersuchungsmethoden und Beispiele näher erläu tert.
Diese dienen nur zur Veranschaulichung und beschränken
die Erfindung dabei in keiner Weise.
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1.) Verwendete Materialien und Methoden
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1.1) Entrostung im Tauchbadverfahren
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Stahlplatten
der Größe von 2 × 40 × 100 mm
werden nach dem folgenden Verfahren berostet: die Stahlplatten werden
mit Scheuermilch gereinigt und nach dem Trocknen mit Alkohol eingesprüht
und abgewischt. Die Berostungslösung enthält FeCl3·6 H2O
in einer Konzentration von 5 g/l und wird mit Schwefelsäure auf
den pH-Wert 1,8 eingestellt. Die Platten werden 4 mal in die Lösung
getaucht und anschließend bei 50°C getrocknet.
Die im oben beschriebenen Verfahren behandelten Stahlplatten werden
in einem Tauchbad bei 30°C und pH = 5 für 4 Stunden
mit einer Zusammensetzung zur Rostentfernung inkubiert. Alle 10
min werden die Stahlplatten aus dem Bad genommen und optisch auf
Rostpartikel untersucht. Die Entrostungszeit ergibt sich dabei aus
dem Zeitpunkt an dem keine Rostpartikel mehr festgestellt werden
können.
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2.) Beispiel
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2.1) Entrostungsversuche im Tauchbad
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Es
wurden jeweils 4 Vergleichslösungen (1–4) und
4 Lösungen des erfindungsgemäßen Korrosionsentferners
(5–8) nach einer in Tabelle 1 angebenden Zusammensetzung
angesetzt und als Entrostungslösung nach dem unter 1.1
beschriebenen Tauchbadverfahren verwendet. Die Konzentrationen sind
dabei in Gew.-% bzw. Mol pro Liter (M) angegeben. Tabelle 1: Zusammensetzung der untersuchten
Entrostungslösungen
| Probennummer | Zusammensetzung |
| 1 | 0,1
Gew.-% Desferrioxamin B |
| 2 | 0,1
Gew.-% Desferrioxamin E |
| 3 | 0,2
M Citratpuffer |
| 4 | 0,2
M Gluconatpuffer |
| 5 | 0,1
Gew.-% Desferrioxamin B 0,2 M Citratpuffer |
| 6 | 0,1
Gew.-% Desferrioxamin E 0,2 M Citratpuffer |
| 7 | 0,1
Gew.-% Desferrioxamin B 0,2 M Gluconatpuffer |
| 8 | 0,1
Gew.-% Desferrioxamin E 0,2 M Gluconatpuffer |
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Die
Entrostungszeiten der erfindungsgemäßen Lösungen
5–8, welche in Tabelle 2 angegeben sind, unterscheiden
sich dabei ganz wesentlich von den in derselben Tabelle 2 angegebenen
Vergleichlösungen 1–4. Tabelle 2: Ergebnisse der Entrostungsversuche
| Probennummer | Entrostungszeit
[min] |
| 1 | 150 |
| 2 | 180 |
| 3 | 120 |
| 4 | > 240 |
| 5 | 50 |
| 6 | 60 |
| 7 | 90 |
| 8 | 110 |
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So
sind die Entrostungszeiten der erfindungsgemäßen
Zusammensetzungen deutlich schneller, d. h. etwa um den Faktor 3
kürzer. Diese vor allem für die Wirtschaftlichkeit
eines Verfahrens essentielle Kenngröße ist damit
größer als bei einer reinen Addition der Einzellkomponenten
organischer Säurepuffer und biologischer Komplexbildner
zu erwarten wäre. Das System zeigt also überraschende
Synergieeffekte. Damit ergibt sich die überraschend gute
Rostentfernungsleistung direkt aus der erfindungsgemäßen
Kombination von Puffer und biologischem Komplexbildner.
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2.2) Vergleich: Entrostung mit Tauchbad
und Gel
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Herstellung des Entrostungsgels
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Die
in 2.1 verwendete Lösung 5 (als Tauchbad bezeichnet) wird
mit der gelbildenden Komponente Natriumalginat (Fa. Sigma-Aldrich)
in einer Konzentration 30 g/L versetzt und 5 min bei 20°C
in einem Waring Blender vermischt.
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Messung der Entrostungskapazität
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Jeweils
200 mg Fe
2O
3-Pulver
werden in zwei Reagenzgläser eingewogen und mit jeweils
4 g der Lösung 5 sowie des Entrostungsgels überschichtet.
Nach 30, 40, 50 und 60 min In kubation bei 20°C werden Proben
entnommen und photometrisch der Eisengehalt bestimmt. Als Entrostungszeit
wird definiert die Zeit, bei der maximale Eisengehalt im Überstand
erreicht ist. Tabelle 3: Ergebnisse der Entrostungsversuche
mit Gel und Tauchbad
| Zeit
[min] | Eisengehalt
[g/L] |
| | Tauchbad | Entrostungsgel |
| 30 | 3,4 | 3,1 |
| 40 | 8,1 | 7,9 |
| 50 | 12,0 | 12,1 |
| 60 | 13,1 | 13,0 |
| 120 | 13,2 | 19,6 |
| 180 | 13,1 | 24,9 |
| 240 | 13,1 | 25,1 |
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Tab.
3 zeigt, dass zwar die Diffusionsgeschwindigkeit der Eisenionen
in Gel und Tauchbad etwa gleich sind, dass jedoch überraschenderweise
der Eisengehalt des Gels nach Ende der Entrostungszeit etwa 90% höher
liegt. Auch wenn die hierzu notwendige Entrostungszeit 180 min beträgt,
bedeutet dies eine deutliche Einsparung des Siderophoreinsatzes
und damit eine Erhöhung der Wirtschaftlichkeit des Entrostungsprozesses.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 4433376 [0009]
- - DE 4433376 C1 [0014, 0014, 0014]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - "Reaktion
eines metallischen Werkstoffes mit seiner Umgebung, die eine messbare
Veränderung des Werkstoffes bewirkt und zu einer Beeinträchtigung
der Funktion eines metallischen Bauteils oder eines ganzen Systems
führen kann. In den meisten Fällen ist diese Reaktion
elektrochemischer Natur, in einigen Fällen kann sie jedoch
auch chemischer (nichtelektrochemischer) oder metallophysikalischer
Natur sein." [Meckelburg, E.: Korrosionsverhalten von Werkstoffen,
VDI Verlag] [0002]
- - Kaesche, H.: Die Korrosion der Metalle, 3. Aufl., Springer
Verlag 1990 [0004]
- - Kaesche, H.: Die Korrosion der Metalle, 3. Auf 1., Springer
Verlag 1990, Evans, U.R.: Einführung in die Korrosion der
Metalle, Verlag Chemie, 1965 [0005]
- - Ute Rasemann: Untersuchungen an Rostschichten zur Klärung
ihres makroskopischen und mikroskopischen Aufbaus und einiger Eigenschaften,
die Teilvorgänge des komplexen Rostungsmechanismus charakterisieren.
Freiberg, 1975 [0005]