DE1253552B

DE1253552B - Reinigungsmittel fuer Metalloberflaechen

Info

Publication number: DE1253552B
Application number: DE1963C0030519
Authority: DE
Inventors: James Albert Von Pless
Original assignee: Cowles Chemical Co
Current assignee: Cowles Chemical Co
Priority date: 1963-07-24
Filing date: 1963-07-24
Publication date: 1967-11-02

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

C23g

Deutsche Kl.: 48 dl- 1/18

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

C30519VIb/48d2

24. JuH 1963

2. November 1967

Die Erfindung betrifft Reinigungsmittel für verschmutzte Metalloberflächen, insbesondere mit Poliermittelrückständen verunreinigte Oberflächen von Zinkspritzgußteilen vor dem Galvanisieren.

Bei vielen Verfahren zur Herstellung von Zinkspritzgußteilen wird zum Schutz oder zur Dekoration ein Überzug auf die Metalloberfläche aufgebracht. So werden Zinkspritzgußteile galvanisiert, verchromt, angestrichen oder in irgendeiner anderen Weise behandelt. Hierzu ist es wichtig, daß die Oberfläche des Metalls sauber und frei von Verunreinigungen ist, da unreine Oberflächen die Haftfähigkeit des Überzuges ungünstig beeinflussen. Besonders schwierig sind Poliermittel von Zinkspritzgußteilen zu entfernen. Schlecht gereinigte Gußteile ergeben aber ein minderwertiges Fertigprodukt, und es tritt häufig Blasenbildung auf, die manchmal an Teilen von modernen Kraftfahrzeugen zu beobachten ist.

Poliermittel sind Gemische aus Schleifmaterial und Bindemittel oder Träger, die in Form von festen Stangen aus hochschmelzenden Fetten und Wachsen plus Schleifmaterial auf eine Polierscheibe wie ein Farbstift aufgebracht werden. Die flüssigen Produkte bestehen aus einem pastösen Material, das ein hochschmelzendes Schmiermittel und Schleifmaterial enthält. Diese Bestandteile werden in Wasser oder Kerosin in einer schnellaufenden Mühle emulgiert, um sie in Wasser oder dem verwendeten Lösungsmittel zu suspendieren. Die in Poliermitteln verwendeten Schleifmaterialien sind beispielsweise Aluminiumoxid, amorphes Siliziumdioxid, Tripelerde, Schmirgel (körniger Korund) und Kreide. Beispiele von Bindemitteln und Trägern sind Petroleum, Wachs, Fett, Kerosin, Wasser, pflanzliche Wachse und Emulgatoren. Geeignete Schmiermittel sind beispielsweise Fettsäure (Stearinsäure oder ungesättigte hydrierte Säuren), Glyceride, Bienenwachs und Pech.

Es ist bereits bekannt, die Metalloberflächen für die weitere Behandlung, insbesondere Beschichten, durch Eintauchen in Bäder zu reinigen und vorzubereiten, die nichtwäßrige Lösungsmittel für Schmierfette, z. B. Trichloräthylen und Petroleumdestillate, enthalten. Solche Verbindungen sind jedoch toxisch, und die Wiedergewinnung und Reinigung der verschmutzten Lösungsmittel ist kostspielig.

Häufiger wird ein alkalisches Bad, das fettsaure Alkanolamide und Aminkondensate plus anderen Netzmitteln enthält, verwendet. Hiermit werden Verschmutzungen besser entfernt als mit den nichtwäßrigen Lösungsmitteln. Bei Anwesenheit von freien Aminen in Lösung besteht jedoch die Gefahr, daß eingeführte Metallionen, insbesondere Kupfer, abReinigungsmittel für Metalloberflächen

Anmelder:

Cowles Chemical Company,
Skaneateles Falls, N.Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Chem. I. Schulze, Patentanwalt,
Heidelberg, Gaisbergstr. 3

Als Erfinder benannt:
James Albert von Pless, Syracuse, N. Y. (V. St. A.)

ao gesondert und auf der Oberfläche des zu reinigenden Metalls abgesetzt werden, was sich auf das nachfolgende Galvanisieren ungünstig auswirkt. Außerdem ist es sehr schwierig, diese Bäder in ihrer Zusammensetzung und Wirkung während des Verfahrens zu

as kontrollieren. Ihre Fähigkeit, zu reinigen, läßt oft nach oder geht verloren, ohne daß der Benutzer es merkt. Solche Bäder können auch durch erneuten Zusatz von frischen Chemikalien nicht wieder aufgefrischt und wirksam gemacht werden.

So Es ist ferner ein Reinigungsmittel bekanntgeworden, das in einer alkalischen wäßrigen Lösung ein Alkalimetallsilikat, ein Alkalimetallphosphat oder Borax und eine geringe Menge eines Gemisches aus oberflächenaktiven Mitteln enthält. Die Anwesenheit von Phosphaten ist jedoch häufig nachteilig und ist besonders dann unerwünscht, wenn die gereinigte Metalloberfläche anschließend eingetaucht wird, um einen Kupferniederschlag zu bilden.

Aufgabe der Erfindung ist, ein Reinigungsmittel für Metalloberflächen zu schaffen, die durch Öle, Fette, Wachse u. dgl. verschmutzt sind und die anschließend weiter behandelt und beispielsweise mit Schutz- oder Dekorationsüberzügen versehen, insbesondere galvanisiert werden, wobei dieses Reinigungsmittel so beschaffen sein soll, daß die bisher aufgetretenen Schwierigkeiten ausgeschaltet werden, die Verunreinigungen auf der Metalloberfläche in kürzester Zeit optimal benetzt und entfernt werden, der pH-Wert der wäßrigen Mischung bei erhöhten Temperaturen stabil ist und das Mittel ferner Antikorrosionseigenschaften aufweist und nur ein Minimum an "KonFröHe~des Reinigungsbades erfordert.

709 680/390

Gegenstand der Erfindung ist ein alkalisches Reinigungsmittel, das Borax sowie nichtionische oberflächenaktive Mittel enthält und in Mischung mit Wasser zur Anwendung kommt, für mit Ölen, Fetten, Wachsen u. dgl. verschmutzte Metalloberflächen, insbesondere für mit Poliermittelrückständen verunreinigte Oberflächen von Zinkspritzgußteilen vor dem Galvanisieren, und das gekennzeichnet ist durch einen Gehalt an

68 bis 73 Gewichtsprozent Natriumtetraborat (berechnet als Dekahydrat),

10 bis 20 Gewichtsprozent Alkalimetallseife eines mehrfach ungesättigten Öls (berechnet als Kottonölnatriumseife),

1 bis 4 Gewichtsprozent eines wasserlöslichen

Ligninsulfonats (berechnet als Natriumligninsulfonat),

2 bis 10 Gewichtsprozent eines Polyäthylen-

glykolalkyläthers,
0,75 bis 5 Gewichtsprozent eines Poläthylenglykol-

tertiärdodecylthioäthers,
0,75 bis 5 Gewichtsprozent eines Alkylphenoxy-

polyäthoxyphenols,
1,5 bis 5 Gewichtsprozent eines Äthylenglykol-

monoalkyläthers und
0,0 bis 0,5 Gewichtsprozent Kienöl.

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung des Reinigungsgemisches ergibt beim Reinigen von Metalloberflächen außerordentlich gute Ergebnisse. Sie eignet sich insbesondere zum Reinigen von polierten Zinkspritzgußteilen vor dem Galvanisieren. Die bisher häufig aufgetretene Blasenbildung, die überwiegend auf unzureichende Reinigung der Metalloberflächen nach dem Polieren und vor der Weiterbehandlung zurückzuführen ist, ist nahezu immer ausgeschaltet, und das Aussehen des entsprechend gereinigten und nachbehandelten Metallgegenstandes bleibt über eine sehr lange Zeit gut.

Es wurde gefunden, daß das gewünschte Ergebnis und die außerordentlich zufriedenstellende Wirkung des Reinigungsmittels nur durch die Kombination der Einzelbestandteile als Ganzes erzielt wird, wobei auf die Wirkung der einzelnen Komponenten nicht ohne weiteres geschlossen werden kann.

Beispiele für Natriumtetraborat sind Borax (Na₂B₄O₇ · 10 H₂O) und andere Hydrate, beispielsweise das Pentahydrat. Borax wird bevorzugt, da er leicht erhältlich und billig ist. Bei Verwendung von Pentahydrat wird der Gehalt an Na₂O so eingestellt, daß es die Dekahydrateigenschaften erfüllt. Die Gewichtsdifferenz wird durch ein inertes Präparat ausgeglichen.

Als Alkalimetallseife wird wegen des hohen Linolsäuregehaltes Kottonölnatriumseife bevorzugt. Dieses Öl hat auch einen hohen Öleinsäuregehalt, aber die ungesättigte Säure mit zwei Doppelbindungen hat eine stark reinigende Wirkung auf Spritzgußteile. Andere Seifen von Ölen mit mehrfach ungesättigten Fettsäuren mit einer Jodzahl, die mindestens der des Kottonöls gleichkommt, können verwendet werden, so z. B. Sesamöl und Safranöl.

Als wasserlösliches Ligninsulf onat wird vorzugsweise Natriumligninsulfonat verwendet. Ein bevorzugtes Natriumligninsulf onat enthält mehr als 0,4 Gewichtsprozent Calciumoxid, nicht mehr als 4,5 Gewichtsprozent Reduktionszucker, nicht mehr als 0,05 Gewichtsprozent Eisen, etwa 7,4% Gesamtschwefel und gibt eine 50gewichtsprozentige Lösung in Wasser mit einem pH-Wert von 6,0 bis 7,5 und enthält keine unlöslichen Stoffe. Dieses Präparat hat Dispersionswirkung und auch eine teilweise Absonderungswirkung für Metallionen.

Die Alkylgruppen des Polyäthylenglykolalkyläthers können 1 bis 18 Kohlenstoffatome und 2 bis 20 Oxyäthylengruppen enthalten. Hierher gehören beispielsweise die Trimethylnonyläther von Polyäthylenglykol. Ein bevorzugtes Beispiel für einen Thioäther ist

ίο Dekamethylglykol-tertiärdodecyl-monothioäther. Andere Beispiele von Thioäthern in dieser Klasse sind diejenigen, die 6 bis 18 Kohlenstoffatome in der PoIymethylengruppe aufweisen.
Ein bevorzugtes Präparat für ein Alkylphenoxygolyäthoxyäthanol ist eine Verbindung, die 12 Mol Äthylenoxid enthält. Verbindungen dieser Art werden durch Zugabe von Äthylenoxid zu einem Alkylphenol hergestellt, wobei letzteres eine oder mehrere Alkylgruppen an Stelle des Wasserstoffs in dem Phenolkern enthält und die Alkylgruppen 9 bis 18 Kohlenstoffatome besitzen. Gemische von solchen Mono- und Dialkylphenolen, die mit 8 bis 30 Mol Äthylenoxid pro Mol Phenol alkoxyliert wurden, können verwendet werden.

»5 Beispiele für Äthylenglykolmonoalkyläther sind die Methyl-, Äthyl-, Propyl- und Buthyläther des Äthylenglykols. Diese Substanzen dienen als Lösungsmittel für die drei nichtionischen oberflächenaktiven Mittel. Sie sind auch Lösungsträger für kleine Mengen von Trichloräthylen, Chloräthan, Kerosin, Stoddard-Lösung und Naphtha, die bei der Herstellung verwendet werden.

Die Erfindung wird an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert. Das Reinigungsmittel erhält seine Eigenschaften durch die mehrfach ungesättigte Ölseife, die zusammen mit den spezifischen Mengen der drei nichtionischen oberflächenaktiven Verbindungen verwendet wird. Wenn dieses Gemisch weggelassen oder über die angegebenen Grenzen verändert wird, ist die Wirkung des Reinigungsmittels nicht befriedigend. Die Arbeitsbedingungen für das erfindungsgemäße Verfahren sind erhöhte Temperaturen von 88 bis 97° C bei einem stabilen, zwischen 8,7 und 8,9 liegenden pH-Wert. Der durch die mehrfach ungesättigte ölseife gebildete Schutzüberzug verhindert, daß durch Luft oder Wasser das Grundmetall korrodiert wird.

In der folgenden Tabelle sind sechs Beispiele für die Zusammensetzung des Reinigungsmittels angegeben.

Tabelle I

Bei spiel	Gewichtsprozent	Gewichtsprozent	Gewichtsprozent Netznaittel-
Nr.	Na₂B₄O₇ · 10H₂O	Kottonölseife	gemisch
I	68	20	12
II	69	18	13
III	70	16	14
IV	71	14	15
V	72	12	16
VI	73	10	17

Von jedem dieser sechs Beispiele wurde eine wäßrige Lösung bereitet, indem in 11 Wasser 56,50 bis 70,70 g gelöst wurden. Mit jeder dieser sechs Lösungen wurden verschmutzte Zinkspritzgußteile bei einer

Temperatur von 88 bis 97° C über einen Zeitraum Jede dieser wäßrigen Lösungen kann auch zur

von 3 bis 20 Minuten durch Eintauchen behandelt, Reinigung von poliertem Kupfer und bestimmten

Aluminiumlegierungen verwendet werden.

Die in Tabelle I summarisch angegebenen Netzmittel sind in der folgenden Tabelle II weiter aufgeschlüsselt.

wobei rasche Emulgierung und Dispersion der entfernten Verschmutzung auftrat. Es wurde weder Korrosion noch Dunkelwerden des Grundmetalls festgestellt.

Tabelle II
Gehalt in Gewichtsprozent in den Beispielen I bis VI

Bestandteile

II

III

IV

VI

Natriumligninsulfonat

Polyäthylenglykolalkyläther

Polyäthylenglykol-tertiärdodekylthioäther

Verbindung mit 12 Mol Äthylenoxid

Äthylenglykolmonobütyläther

Kienöl (für Geruch)

Gesamtgewichtsprozent

0,5

5,5
2,5
1,5
1,5
0,5

1,5
3,5
2,5
2,0
3,0
0,5

2,0
3,0
2,5
2,5
3,5
0,5

2,0
4,0
3,5
3,0
2,0
0,5

12,0

13,0

14,0

15,0

1,5
4,5
3,5
3,5
2,5
0,5

16,0

2,0
5,0

3,5
4,5
1,5
0,5

17,0

Diese Reinigungslösungen nach der Erfindung geben dem Grundmetall vollkommenen Schutz. Da sie keine Amide, Amine oder Phosphate enthalten, ist beim Eintauchen der Metalle auch die Möglichkeit von Kupferablagerungen ausgeschaltet. Sie sind während des Arbeitsvorganges beständig, haben außerordentliche Verschmutzungsaufnahmefähigkeit und einen stabilen pH-Wert.

Das erfindungsgemäße Reinigungsmittel hat ferner den Vorteil, daß das Grundmetall über eine ausgedehnte Zeitspanne hinweg (bis zu 20 Minuten) eingetaucht gehalten werden kann, ohne daß Anzeichen von Korrosion oder Metallionenabscheidung auftreten.

Claims

Patentansprüche:

1. Alkalisches Reinigungsmittel, das Borax sowie nichtionische oberflächenaktive Mittel enthält und in Mischung mit Wasser zur Anwendung kommt, für mit ölen, Fetten, Wachsen u. dgl. verschmutzte Metalloberflächen, insbesondere für mit Poliermittelrückständen verunreinigte Oberflächen von Zinkspritzgußteilen vor dem Galvanisieren, gekennzeichnet durch einen Gehalt an

68 bis 73 Gewichtsprozent Natriumtetraborat

(berechnet als Dekahydrat),

10 bis 20 Gewichtsprozent Alkalimetallseife
eines mehrfach ungesättigten Öls (berechnet als Kottonölnatriumseif e),

1 bis 4 Gewichtsprozent eines wasserlösli

chen Ligninsulfonate (berechnet als Natriumligninsulfonat),

2 bis 10 Gewichtsprozent eines Polyäthylen-

glykolalkyläthers,
0,75 bis 5 Gewichtsprozent eines Polyäthylen-

glykol-tertiärdodecilthioäthers.

0,75 bis 5 Gewichtsprozent eines Alkylphen-

oxypolyäthoxyphenols,
1,5 bis 5 Gewichtsprozent eines Äthylengly-

kolmonoalkyläthers und
0,0 bis 0,5 Gewichtsprozent Kienöl.

2. Wäßriges Reinigungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 56,50 bis 70,70 g des Gemisches in 11 Wasser enthalten sind.

3. Reinigungsmittel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyäthylenglykolalkyläther 1 bis 18 Kohlenstoffatome in der Alkylgruppe und 2 bis 20 Oxyäthylengruppen enthält.

4. Reinigungsmittel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Thioäther Dekamethylenglykol-tertiärdodecylmonothioäther ist.

5. Reinigungsmittel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkylphenoxypolyäthoxyäthanol 12 Mol Äthylenoxid enthält.

6. Verfahren zur Reinigung von Metallen unter Verwendung des wäßrigen Reinigungsmittels nach Anspruch 2 oder Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalle in der einen pH-Wert von 8,7 bis 8,9 aufweisenden Reinigungslösung bei einer Temperatur von etwa 88 bis 97⁰C behandelt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zinkspritzgußteil, eine polierte Kupferoberfläche oder eine Oberfläche einer Aluminiumlegierung behandelt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Britische Patentschrift Nr. 916 203;

Willi M achu, »Oberflächenvorbehandlung von Eisen- und Nichteisenmetallen«, 1957 (2. Auflage), S. 697.