DE1145892B

DE1145892B - Verfahren zum Reinigen von Metalloberflaechen und Emulsionsreiniger zu dessen Durchfuehrung

Info

Publication number: DE1145892B
Application number: DEM14610A
Authority: DE
Inventors: Dr Heinz Keller; Hellmuth Kempf
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1952-06-30
Filing date: 1952-06-30
Publication date: 1963-03-21
Also published as: FR1079514A; GB736638A; CH320339A; NL179362A

Description

UNTTERNAT-KL. C 23 g

DEUTSCHES

PATENTAMT

M14610 VIb/48 d

ANMELDETAG: 30. JUNI 1952

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 21. MÄRZ 1963

Es sind bereits Verfahren bekannt, bei denen Oberflächen mit Hilfe von sogenannten Emulsionsreinigern gereinigt werden. Diese Emulsionsreiniger bestehen in der Regel aus einem organischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch, einem oder mehreren Emulgatoren und Wasser und können weitere Zusätze, beispielsweise Netzmittel, anorganische Salze, Schutzkolloide, enthalten. Diese Emulsionsreiniger dienen dazu, die Oberflächen, und zwar sowohl metallische Oberflächen als auch Glas, Porzellan u. dgl., von Verunreinigungen zu befreien, wobei auch Fette durch die Emulgation entfernt werden.

Diese bekannten Emulsionen sind im allgemeinen an pH-Bereiche von 5 bis 9 gebunden und vertragen insbesondere kein stärkeres Ansäuern, so daß mit ihnen eine Beizwirkung nicht erzielt werden kann. Außerdem besteht bei vielen von ihnen die Gefahr, daß sie bei der Anwendung im Spritzverfahren schäumen. Diese Gefahr des Schäumens kann durch Verwendung bestimmter Emulgatoren, beispielsweise von oxäthylierten Fettsäureestern, herabgesetzt werden. Aber gerade diese Emulgatoren sind gegen Säuren sehr empfindlich, so daß ein Ansäuern die Emulsion bricht.

Es sind auch bereits saure Emulsionsreiniger bekannt, d. h. Emulsionsreiniger, die im sauren pH-Bereich von etwa 0,5 bis 2 arbeiten können. Diese bestehen gleichfalls aus einem oder mehreren organischen Lösungsmitteln, einem oder mehreren Emulgatoren, Wasser und der entsprechenden Menge Mineralsäure. Diese sauren Emulsionsreiniger lassen sich nur mit bestimmten Gruppen von Emulgatoren herstellen, nämlich mit solchen, die besonders säurebeständig sind, das sind oxäthylierte Fettalkohole der allgemeinen Formel

RO(C₂H₄O)_nR'

worin R einen organischen Rest, der eine Kette von wenigstens IOC-Atomen enthält, R' einen organischen Rest oder ein Wasserstoffatom und η einen Faktor, der mindestens 5 ist, bedeutet. Außerdem eignen sich für solche im stark sauren Gebiet arbeitende Emulsionsreiniger auch Emulgatoren, die aus organischen Verbindungen, die an Stickstoff gebundene Polyäthergruppen im Molekül enthalten, bestehen.

Diese im sauren Gebiet arbeitenden Emulsionsreiniger lassen sich meist nur schwer im Spritzverfahren anwenden, da sie mehr oder weniger stark zum Schäumen neigen. Sie sind trotz Verwendung der vorstehend angegebenen Emulgatoren nicht absolut stabil. Sie haben jedoch den Vorteil, daß sie nicht nur Verfahren

zum Reinigen von Metalloberflächen

und Emulsionsreiniger

zu dessen Durchführung

Anmelder:

Metallgesellschaft Aktiengesellschaft, Frankfurt/M., Reuterweg 14

Dr. Heinz Keller und Hellmuth Kempf, Frankfurt/M., sind als Erfinder genannt worden

Schmutzteilchen und Fette entfernen, sondern auch Metalloberflächen entrosten und beizen können und bei Verwendung von Phosphorsäure als Mineralsäure zusätzlich eine passivierende Wirkung auf die behandelten Oberflächen ausüben.

Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren, bei dem ein Emulsionsreiniger eingesetzt wird, der universal in einem pH-Bereich zwischen 0,5 und 9 anwendbar ist und der nicht schäumt, so daß er im Aufspritzverfahren anwendbar ist. Der bei dem Verfahren gemäß der Erfindung eingesetzte Emulsionsreiniger ist über den genannten pH-Bereich hin stabil und über den gesamten angegebenen p_H-Bereich von guter Reinigungswirkung. Er vereinigt also in sich die Vorteile der bekannten im neutralen Bereich arbeitenden Emulsionsreiniger mit denen der bekannten sauren Emulsionsreiniger, so daß man mit ihm je nach der p_H-Einstellung entweder nur entfettet und von anhaftendem Schmutz befreit oder außerdem zusätzlich entrostet und/oder beizt und/oder gegebenenfalls zusätzlich passiviert, d. h., bei Anwendung dieses erfindungsgemäßen Reinigers kann man in einem Arbeitsgang Entfetten, Reinigen, Beizen und Passivieren oder nur beliebige dieser Operationen kombinieren.

Dies gelingt dadurch, daß man einen Emulsionsreiniger verwendet, der aus einem oder mehreren

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organischen Lösungsmitteln, Wasser und sowohl mindestens einem nichtionogenen Emulgator als auch mindestens einem anionaktiven Emulgator, einem unverseifbaren Öl und einem Ketoalkohol besteht. Als anionaktive sowohl als auch nichtionogene Emulgatoren dürfen nur solche verwendet werden, die säurestabil sind bzw. ihre Wirkung im sauren Gebiet behalten. Hierfür eignen sich beispielsweise äthoxylierte Alkohole oder äthoxylierte Amine als nichtionogene Emulgatoren und organische Derivate der SuIf amidoessigsäure als anionaktive Emulgatoren.

Vorzugsweise verwendet man die verschiedenen Gruppen von Emulgatoren sowie das unverseifbare Öl und den Ketoalkohol in bestimmten Mengenverhältnissen untereinander sowie in bezug auf die Menge des organischen Lösungsmittels bzw. der organischen Lösungsmittel und des Wassers, wobei sich folgende Mengenverhältnisse für die Stammemulsion als besonders günstig erwiesen haben:

40 bis 60 ⁰Zo organisches Lösungsmittel, 35 bis 40% Wasser,
2 bis 6 % nichtionogener Emulgator, 1 bis 6% anionaktiver Emulgator, 1 bis 6 % unverseifbares Öl, 0,02 bis 2% Ketoalkohol.

spielsweise in einer Vier-Zonen-Waschmaschine, bei der in der ersten Zone ein neutral eingestellter erfindungsgemäßer Emulsionsreiniger zum Vorentfetten, in der zweiten Zone ein gleich zusammengesetzter erfindungsgemäßer Emulsionsreiniger, der jedoch auf einen ρκ-Bereich von 0,5 bis 2 eingestellt ist, zum Nachreinigen, in der dritten Zone Wasser zum Spülen und in der vierten Zone ein Passivierungsmittel eingesetzt werden.

Auch bei hohen Verrostungsgraden kommt man in den beschriebenen Drei- oder Vier-Zonen-Waschanlagen zu einer befriedigenden Reinigung, Entrostung und Passivierung. Je nach dem Verrostungsgrad wird der pH-Wert durch die Säuremenge eingestellt. Der erfindungsgemäße Emulsionsreiniger ist so säureunempfindlich, daß man gegebenenfalls eine starke Beizung mit einer 25%igen Säure durchführen und anschließend ohne Zwischenspülung mit HiKe des Emulsionsreinigers nachreinigen kann. Die erfinao dungsgemäße Nachreinigung verhindert in diesem Fall das Auftreten von Flugrost, das bei stark gebeizten Teilen meist beobachtet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren und der erfindungsgemäße Emulsionsreiniger eignen sich besonders zum Reinigen und gegebenenfalls Entfetten und Entrosten vor der Aufbringung von nichtmetalüschen Schutzschichten, beispielsweise Phosphatschichten. Der besondere Vorteil besteht dabei darin, daß diese Vorbehandlung keine störenden Sparbeizeffekte auf dem behandelten Material hervorruft, so daß die Phosphatierung oder ähnliche Überzugsbehandlung ungestört durchgeführt werden kann. Gerade dies ist von besonderem technischem Interesse, da fast alle zur Phosphatierung anfallenden Oberflächen außer der Befettung Flugrost oder Roststellen zeigen, die mit den seither bekannten Emulsionsreinigern nicht in einem Arbeitsgang zu entfernen sind. Bereits bei Einschaltung einer Reinigungszone, die mit dem erfindungsgemäßen Emulsionsreiniger arbeitet, läßt "sich

Beispiel 1 Eine Stammemulsion folgender Zusammensetzung:

Diese Emulsionen werden für den Einsatz im Spritzverfahren mit Wasser, vorzugsweise im Verhältnis 1 bis 5 Teile Stammemulsion auf 99 bis 95 Teile Wasser, verdünnt und gegebenenfalls auf den von Fall zu Fall gewünschten pH-Wert eingestellt.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auf verschiedene Weise durchgeführt werden. Handelt es sich beispielsweise um stark fettige Teile, so stellt man den aus den genannten Bestandteilen zusammengesetzten Emulsionsreiniger auf einen pH-Bereich von etwa 7 ein und hat in diesem Gebiet eine rein entfettende und reinigende Wirkung. Handelt es

sich dagegen um Teile, die angerostet oder verrostet 40 bei Wahl des geeigneten pn-Wertes die gesamte Reisind (Flugrost), so stellt man den aus den genannten nigung, Entfettung und Entrostung durchführen. Bestandteilen bestehenden Emulsionsreiniger auf einen pH-Bereich von etwa 1 bis 2 ein und hat dadurch eine entrostende und beizende Wirkung, verbunden mit einer entfettenden Wirkung. Handelt es 45 sich um stark verrostete Teile, so kann man diese mit Hilfe eines auf einen pH-Bereich von 0,5 bis 1 eingestellten Emulsionsreinigers reinigen. Es ist auch möglich, eine Entrostung und Entzunderung mit Hilfe von z. B. 25°/oiger Mineralsäure vorzuschalten und 50 diese Teile ohne Zwischenspülung im Emulsionsreiniger nachzureinigen, da die Emulsion auch beim Überschleppen von derartig starken Säuren beständig bleibt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und Mittel 55 lassen sich daher die verschiedensten Aufgaben in einem Arbeitsgang lösen und die verschiedensten Verfahrensfolgen durchführen. Handelt es sich bei- wird zu einem Entfettungsbad (2%ig) mit Wasser anspielsweise darum, flugrostbehaftete Teile zu reinigen gesetzt und die Emulsion mit 2% Schwefelsäure und vorübergehend zu schützen, so können die Teile ⁶° (d — 1,8) angesäuert. Angerostete, fettige und verin einer Drei-Zonen-Waschmaschine im Spritzverfah- schmutzte Eisen- oder Stahloberflächen werden nach ren behandelt werden, wobei in der ersten Zone ein einer Spritzzeit von 2 Minuten bei einem Spritzdruck Emulsionsreiniger der angegebenen Zusammensetzung Von 1 bis 2 atü mit dieser Emulsion von 60 bis 70° C im pH-Bereich von 0,5 bis 2 angewandt, in der zwei- behandelt. Anschließend werden sie mit kaltem Wasten Zone mit Wasser gespült und in der dritten Zone 65 ser 1 Minute abgespritzt und dann mit einer O,l°/oigen mit einer Passivierungslösung ein vorläufiger Korro- Chromsäure-Phosphorsäure-Lösung passiviert. Man sionsschutz erzielt wird. Handelt es sich um stark erhält metallisch reine und vorübergehend passivierte fettige und angerostete Teile, dann arbeitet man bei- Oberflächen.

0,06% 52% Fettalkohol mit einer Kettenlänge von mindestens IOC-Atomen, mit 15 bis 25 Mol Äthylenoxyd veräthert, Natriumsalz eines organischen Derivats der Sulfamidoessigsäure, unverseifbares Öl aus der Mersolatfabrikation,
Diacetonalkohol,
Petroleum,
Rest Wasser,

Beispiel 2
Eine Stammemulsion folgender Zusammensetzung:

4% Fettamin mit einer Kettenlänge von

mindestens 10 C-Atomen, mit 10 bis 20 Mol Äthylenoxyd veräthert,
2% Alkalisalz eines organischen Derivats

der Sulfamidoessigsäure,
3°/o unverseifbares Öl aus der Mersolat-

hersteUung,

0,05% Diacetonalkohol,
8°/o Dieselöl,
46 % Petroleum,
Rest Wasser,

15

wird l,5%ig mit einer 3%igen Phosphorsäure angesetzt. Verrostete, fettige Eisenoberflächen werden je nach Rostgrad 1,5 bis 5 Minuten im Spritzverfahren bei einem Spritzdruck von 1 bis 2 atü mit der 60 bis 70° C heißen Emulsion in einem Arbeitsgang gleichzeitig entfettet, gereinigt, entrostet und passiviert. Eventuell wird 1 Minute mit kaltem Wasser nachgespült.

Beispiel 3

Eine Stammemulsion folgender Zusammensetzung:

5% Fettalkohol mit einer Kettenlänge von mindestens 10 C-Atomen, mit 10 bis 20 Mol Äthylenoxyd veräthert,

3% Alkalisalz eines organischen Derivats

der Sulfamidoessigsäure,
3°/o unverseifbares Öl aus der Mersolat-

herstellung,

0,1 % Diacetonalkohol,

10% einer Kohlenwasserstofffraktion mit den Siedegrenzen von 260 bis 330° C, 42% Petroleum,
Rest Wasser,

40

wird 2,5%ig mit Wasser angesetzt und mit 0,5 % Schwefelsäure (d = 1,8) angesäuert. Dieses Bad dient als Spritzreinigungsbad bei 60 bis 70° C vor dem Phosphatieren an Stelle der sonst üblichen Reinigungsverfahren mit dem Vorteil der gleichzeitigen Entfernung von Flugrost und leichten Anrostungen. Gleichzeitig wird durch diese Behandlung die Oberfläche aufgerauht, was für die Phosphatierung bekanntlich von Vorteil ist. Die Behandlungszeit beträgt 1,5 bis 2,5 Minuten bei einem Spritzdruck von 1 bis 2 atü und einer Behandlungstemperatur von 60 bis 70⁰C.

Beispiel 4
Eine Stammemulsion folgender Zusammensetzung:

0,0144 kg Emulgator (Nonylphenol mit 10 bis

11 AeO),
0,0085 kg unverseifbares Öl aus der Mersolat-

fabrikation,

0,0083 kg Emulgator, anionaktiv,
0,0002 kg Ketoalkohol,
0,6251 Petroleum
+ H₂O auf 11,

wurde l,5%ig mit Wasser angesetzt. Das Bad dient als Spritzreinigungsbad bei 60° C für fettige, aber

55

60 nicht rostige Eisen- oder Stahlteile. Es genügt eine Aufspritzung von 2 Minuten. Anschließend wird mit kaltem Wasser nachgespült. Im Anschluß hieran kann zur Veredlung der Oberfläche passiviert oder phosphatiert werden.

Beispiel 5

Eine Stammemulsion folgender Zusammensetzung:

3,3 % nichtionogener Emulgator,

2% Alkalisalz eines organischen Derivats

der Sulfamidoessigsäure,
2% unverseifbares Öl,
0,03% Ketoalkohol,
56% Petroleum,

Rest Wasser,

wird l,5%ig mit Wasser angesetzt.

Es wurden die Schaumhöhen bei Verwendung verschiedener Ketoalkohole miteinander verglichen, wobei die Schaumhöhe nach 45 Minuten Umpumpen der auf 60° C befindlichen Emulsion gemessen wurde (Vergleichszahlen für Diacetonalkohol = 100).

Diacetonalkohol 100

Fruktose 100

Dioxyaceton 111

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Reinigen von Metalloberflächen von Fett und Schmutz und/oder Rost und/ oder Zunder und gegebenenfalls Passivierung mit Hilfe eines Emulsionsreinigers, der einen nichtionogenen Emulgator, Wasser und organisches Lösungsmittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigung innerhalb des p_H-Bereiches von 0,5 bis 9 durchgeführt wird unter Verwendung eines Emulsionsreinigers, der aus einem oder mehreren organischen Lösungsmitteln, von denen mindestens eines in Wasser nicht oder nur in geringem Maß löslich ist, Wasser, mindestens einem nichtionogenen Emulgator und mindestens einem anionaktiven Emulgator, die ihre Wirkung im sauren Gebiet behalten, einem unverseifbaren Öl, einem Ketoalkohol und gegebenenfalls Säure besteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung bei Temperaturen zwischen 50 und 80° C durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reiniger auf die zu reinigende Oberfläche aufgespritzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Behandlung mit dem in Anspruch 1 beschriebenen Emulsionsreiniger mit vorzugsweise starker Mineralsäure vorgebeizt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigung mit Emulsionsreiniger mehrstufig durchgeführt wird und dabei der pH-Wert der Emulsionsreiniger von Stufe zu Stufe abnehmend eingestellt ist.

6. Emulsionsreiniger zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, bestehend aus einer Stammemulsion folgender Zusammensetzung:

7 8

bis 60% organisches Lösungsmittel, mit Wasser verdünnt auf 1 bis 5% Stammemul-

bis 40 °/o Wasser, sion in Wasser und gegebenenfalls Säure.

2 bis 6% nichtionogener Emulgator, ,. _ , T" , , ..

_Λ ,. ,., . ,.. „ τ In Betracht gezogene Druckschriften:

Ibis 6«/o anionaktiver Emulgator, _{5 Deu}tsche Patentschriften Nr. 608 928, 621732,

1 bis 6% unverseifbares Öl, 858 485"

0,02 bis 2% Ketoalkohol, USA.-Patentschrift Nr. 2 396 776.