DE19504569A1

DE19504569A1 - Mit Polyol stabilisierter borathaltiger Flüssigreiniger

Info

Publication number: DE19504569A1
Application number: DE1995104569
Authority: DE
Inventors: Josef Dr Kresse; Andreas Nowak; Harald Wennemann
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1995-02-11
Filing date: 1995-02-11
Publication date: 1996-08-14

Description

Die Erfindung betrifft ein flüssiges, wäßriges Reinigerkonzentrat, aus dem durch Verdünnen mit Wasser Reinigungslösungen für die Rei nigung metallischer Oberflächen, insbesondere von Oberflächen aus Aluminium und Aluminiumlegierungen, zubereitet werden können. Außer Wasser enthält das Reinigerkonzentrat als essentiellen Bestandteil Borsäure oder Borate sowie mehrwertige Alkohole (Polyole) mit 4 bis 7 C-Atomen. Der Polyolgehalt stabilisiert das Reinigerkonzentrat gegen das Auskristallisieren von Inhaltsstoffen bei Lagerung.

Metallformteile sind nach Walz- oder Umformprozessen mit einer festhaftenden Schicht aus Walzölen, Verarbeitungshilfsmitteln , Me tallabrieb und sonstigen Fremdstoffen verunreinigt, die eine di rekte Weiterverarbeitung in Färbe- und Schweißprozessen verhindert. Die Oberflächen müssen daher vor weiteren Verarbeitungsschritten gereinigt werden. Dies kann beispielsweise mit alkalisch reagie renden wäßrigen Reinigungslösungen erfolgen, die pH-Werte im Be reich von etwa 8 bis etwa 13 aufweisen. Üblicherweise werden der artige Reinigerlösungen zubereitet, indem man ein pulverförmiges Gemisch von Reinigerbestandteilen mit der erwünschten Anwendungs konzentration in Wasser auflöst. Diese Vorgehensweise hat den Nachteil, daß sich eine Staubbildung in der Praxis kaum vermeiden läßt, wobei die alkalischen Stäube beim Einatmen zu einer starken Schleimhautreizung führen können.

Dieses Problem kann prinzipiell dadurch umgangen werden, daß die Reinigerbestandteile in Form einer mit einer Flüssigkeit ange teigten Paste in den Handel kommen, wie beispielsweise in der DE- A-42 19 836 beschrieben. Die Zubereitung der fertigen Reinigerlö sung aus der Paste erfordert jedoch spezielle Dosier- und Misch stationen, die derzeit noch nicht durchgängig vorhanden sind.

Für den Betreiber einer Reinigungsanlage ist es am bequemsten, eine leichtpumpbare konzentrierte wäßrige Lösung der Reinigerinhalts stoffe zu beziehen und aus dieser durch Verdünnen mit Wasser die anwendungsfertige Reinigerlösung zuzubereiten. Da die Reinigerin haltsstoffe in Wasser jedoch eine begrenzte Löslichkeit aufweisen, kann der Aktivsubstanzgehalt eines solchen wäßrigen Reinigerkon zentrats nicht beliebig gesteigert werden. Damit haben solche Kon zentrate den prinzipiellen Nachteil, daß beträchtliche Mengen Was ser mit transportiert werden müssen. Man ist daher bestrebt, eine möglichst hohe Wirkstoffkonzentration in der Konzentratlösung ein zustellen, ohne daß es bei Transport und Lagerung, insbesondere bei tiefen Temperaturen, zu einer Feststoffausscheidung kommt. Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß Konzen trate in Form wäßriger Lösungen für die Zubereitung borathaltiger alkalischer Reinigungslösungen durch Zusatz von bestimmten Polyolen gegen die Ausscheidung von Feststoffen bei der Lagerung stabili siert werden können.

Aus der DE-B-15 21 917 ist ein Reinigungsmittel für Aluminium und Aluminiumlegierungen in Form eines alkalisch reagierenden Salzes bekannt, das 35 bis 92 Teile Alkalitetraborat, 5 bis 35 Teile Alkalipolyphosphat und 0,3 bis 4 Teile 6-wertiges Chrom enthält.

Fakultativ kann dieses Reinigungsmittel als Komplexbildner 0,5 bis 5 Teile eines mehrwertigen Alkohols mit 4 bis 7 Kohlenstoffatomen und einer Hydroxylgruppe an jedem Kohlenstoffatom enthalten. Das Polyol hat dabei die Aufgabe, als Komplexbildner in der gebrauchten Reinigungslösung die Abscheidung von Aluminiumsalzen zu verhindern.

Auf dem Gebiet der Textilwäsche sind enzymhaltige Waschmittel be kannt, die beispielsweise proteolytische Enzyme enthalten. Zum Schutz dieser Enzyme vor Denaturierung können diese Waschmittel Borsäure bzw. Borate in Kombination mit mehrwertigen Alkoholen enthalten. Beispielsweise beschreibt die WO 92/19709 ein enzymhaltiges Waschmittel, das etwa 0,05 bis 20 Gew.% Borsäure oder eines Borats und 0,1 bis 30 Gew.-% eines vicinalen Polyols enthält.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Konzentrat in Form einer möglichst konzentrierten wäßrigen Lösung zur Verfügung zu stellen, aus dem sich durch Verdünnen mit Wasser alkalische Reini ger für Metalloberflächen, insbesondere für Oberflächen aus Alumi nium und seinen Legierungen herstellen lassen. Das Konzentrat soll einerseits einen möglichst hohen Aktivsubstanzgehalt aufweisen und andererseits bei Lagerung, insbesondere bei tiefen Temperaturen, beispielsweise im Bereich von 0°C, nicht zur Ausbildung von Feststoffen neigen. Eine Feststoffabscheidung würde die Gebrauchs fähigkeit des Reinigerkonzentrats stark einschränken, da in un durchsichtigen Gefäßen eine solche Feststoffabscheidung unbemerkt bleiben kann. Entnimmt man dann aus dem Vorratsgefäß zum Ansetzen bzw. Ergänzen der Reinigerlösung ein vorgegebenes Flüssigkeitsvo lumen, dosiert man zu wenig reinigungswirksame Substanz. Wird die Feststoffabscheidung jedoch bemerkt, kann es zeitaufwendig oder vielleicht sogar unmöglich sein, diese Feststoffe am Anwendungsort wieder in Lösung zu bringen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein flüssiges wäßriges, borathaltiges, alkalisches Reinigerkonzentrat, dadurch gekenn zeichnet, daß es
55 bis 75 Gew.-% Wasser,
5 bis 15 Gew.-% Borsäure und/oder Borate
3 bis 30 Gew.-% eines oder mehrerer Polyole mit 4 bis 7 C- Atomen und 3 bis 7 Hydroxygruppen
und als Rest Alkalimetallhydroxide und/oder Alkalimetallphosphate und/oder Alkalimetallcarbonate sowie gegebenenfalls weitere Hilfs stoffe enthält.

Bevorzugte Konzentrationen der Borsäure und/oder der Borate in dem alkalischen Reinigerkonzentrat liegen im Bereich von etwa 7 bis etwa 12 Gew.-%. Die stabilisierend wirkenden Polyole setzt man vorzugsweise in Konzentrationen von etwa 5 bis etwa 10 Gew.-% ein.

Bei der Zubereitung des Reinigerkonzentrats durch Auflösen der einzelnen Bestandteile in Wasser setzt man als Borverbindung vor zugsweise Borsäure ein. Da das Konzentrat zum Erzielen der ge wünschten alkalischen Reaktion außerdem alkalisch wirkende Buildersubstanzen wie beispielsweise Alkalimetallhydroxyde, Alka limetallphosphate und/oder Alkalimetallcarbonate enthält, wird die Borsäure zumindest teilweise neutralisiert, so daß sie zumindest teilweise in Form ihrer Anionen vorliegt. Anstelle der Borsäure können auch direkt wasserlösliche Orthoborate, Pyroborate, Metabo rate, Polyborate oder Borax eingesetzt werden. Setzt man die Bor verbindung in Form von Salzen ein, sind aufgrund der besseren Was serlöslichkeit die Kaliumsalze bevorzugt.

Vorzugsweise enthält das Reinigerkonzentrat etwa 15 bis etwa 20 Gew.-% Alkalimetallphosphat und/oder 5 bis 15 Gew.-% Alkalimetallcarbonat, wobei man aufgrund der besseren Wasserlös lichkeit ebenfalls bevorzugt die Kaliumsalze einsetzt. Als Alkali metallphosphate setzt man vorzugsweise lineare oder cyclische Oligophosphate oder Polyphosphate ein. Beispiele hierfür sind Di phosphat, Triphosphat, Tetraphosphat sowie das cyclische Trimetaphosphat und Tetrametaphosphat. Weiterhin sind Polyphosphate geeignet, die als Graham′sches Salz, Maddrell′sches Salz und Kurrol′sches Salz bekannt sind. Als bevorzugtes Phosphat wird das Pentakaliumtriphosphat eingesetzt.

Das Reinigerkonzentrat soll beim Verdünnen mit Wasser um einen Faktor zwischen 1 : 25 und 1 : 10 eine Anwendungslösung mit einem pH-Wert im Bereich von 9,0 bis 11,0 ergeben. Hierfür kann die Alkalität der eingesetzten alkalischen Buildersalze ausreichend sein, falls man als Borverbindung ebenfalls ein alkalisch hydrolysierendes Salz verwendet. Setzt man bei der Herstellung des Reinigerkonzentrats jedoch Borsäure ein, wie es aufgrund der ein fachen Herstellungsweise bevorzugt ist, reicht die Alkalität der Buildersalze gegebenenfalls nicht aus, um einen pH-Wert im er wünschten Bereich für die Anwendungslösung zu erhalten. Dann ist es bevorzugt, dem Reinigerkonzentrat zusätzlich Alkalimetallhydroxid, vorzugsweise Kaliumhydroxid, zuzusetzen. Sofern man bei der Zube reitung des Reinigerkonzentrats 5 bis 15 Gew.-% Borsäure als solche einsetzt, setzt man vorzugsweise etwa 3 bis etwa 10 Gew.-% Kaliumhydroxid zu.

Die zur Stabilisierung eingesetzten Polyole mit 4 bis 7 C-Atomen und 3 bis 7 Hydroxidgruppen, wobei jedes C-Atom maximal eine Hydroxidgruppe tragen kann, können verzweigt sein wie beispielsweise Pentaerythrit oder linear wie Erythrit, Arabit, Adonit, Xylit, Sorbit, Mannit oder Dulcit. Sofern diese Polyole asymetrische Koh lenstoffatome tragen und nicht die Meso-Form darstellen, sind sie optisch aktiv. Für den Zweck der vorliegenden Erfindung ist es un wesentlich, welche der optischen Isomeren man einsetzt. Vorzugs weise wird als Polyol Sorbit eingesetzt, wobei man aus Gründen der besseren Verfügbarkeit der D-Form den Vorzug gibt.

Es ist nicht erforderlich, daß die erfindungsgemäßen Reinigerkon zentrate außer den Polyolen weitere organische Substanzen enthal ten. Beispielsweise kann ein solches Reinigerkonzentrat durch Auf lösen von 10 Gew.-Teilen Borsäure, 7,2 Gew.-Teilen Sorbit, 17,5 Gew.-Teilen Pentakaliumtriphosphat und 5,5 Gew.-Teilen Kaliumhy droxid in 60,8 Gew.-Teilen Wasser, vorzugsweise vollentsalztem Wasser, hergestellt werden. Durch oberflächenaktive organische Ad ditive, gegebenenfalls in Verbindung mit entschäumend wirkenden Substanzen, kann die Reinigungswirkung noch verbessert werden. Da bei können die wäßrigen Konzentrate bis zu 10 Gew.-% solcher orga nischer Additive enthalten. Beispielsweise genannt seien Kalium alkylphosphate, die in Mengen von 2 bis 6 Gew.-%, Ethoxylierungsprodukte von Fettalkoholen oder Fettaminen, bei spielsweise von Kokosfettamin, die in Mengen von 0,2 bis 2 Gew.-%, sowie endgruppenverschlossene Ethoxylierungsprodukte von Fettalko holen, die in Mengen von etwa 0,2 bis 1 Gew.-% eingesetzt werden können. Spezielle Beispiele derartiger Produkte sind Kokosfettamin x 12 EO oder C_12-8-Fettalkohol x 9 EO-Butylether.

Beispiele

Durch Zusammengeben unter Rühren der Komponenten gemäß der Tabelle wurden erfindungsgemäße Reinigerkonzentrate und Vergleichskonzen trate für alkalische Reiniger für Oberflächen aus Aluminium und dessen Legierungen hergestellt. Durch Verdünnen dieser Konzentrate mit Wasser im Verhältnis 1 : 25 lassen sich anwendungsfertige Reinigerlösungen erhalten, die einen pH-Wert im Bereich von 9,0 bis 11,0 aufweisen. Die Konzentrate unterscheiden sich paarweise jeweils nur in ihrem Gehalt an Polyol (Sorbit), während sich die Mengenverhältnisse der sonstigen Inhaltsstoffe jeweils paarweise entsprechen.

Alle Konzentraten stellte nach der Herstellung klare Lösungen dar. Sie wurden für 100 Tage bei einer Temperatur von 0°C/RT gela gert. Dabei schied sich aus den Vergleichskonzentraten 1 und 2 je weils eine harte kristalline Masse ab, während sich in den klaren Lösungen der Beispiele 1 und 2 keine Trübungen oder Niederschläge bildeten.

Tabelle

Erfindungsgemäße Konzentrate und Vergleiche (Zusammensetzung in Gew.-%)

Claims

1. Flüssiges wäßriges, borathaltiges, alkalisches Reinigerkonzen trat, dadurch gekennzeichnet, daß es
55 bis 75 Gew.-% Wasser,
5 bis 15 Gew.-% Borsäure und/oder Borate
3 bis 30 Gew.-% eines oder mehrerer Polyole mit 4 bis 7 C- Atomen und 3 bis 7 Hydroxygruppen
und als Rest Alkalimetallhydroxide und/oder Aikalimetallphos phate und/oder Alkalimetallcarbonate sowie gegebenenfalls weitere Hilfsstoffe enthält.

2. Reinigerkonzentrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es 7 bis 12 Gew.-% Borsäure und/oder Borate und/oder 5 bis 10 Gew.-% eines oder mehrerer Polyole mit 4 bis 7 C-Atomen und 3 bis 7 Hydroxygruppen enthält.

3. Reinigerkonzentrat nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es 15 bis 20 Gew.-% Alkalime tallphosphate und/oder 5 bis 15 Gew.-% Alkalimetallcarbonate enthält.

4. Reinigerkonzentrat nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkalimetallverbindungen Kaliumverbindungen eingesetzt werden.

5. Reinigerkonzentrat nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphate ausgewählt sind aus Diphosphat, Triphosphat oder zyklischen oder linearen Me taphosphaten.

6. Reinigerkonzentrat nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyole ausgewählt sind aus Pentaerythrit und aus linearen Polyolen, die an jedem C-Atom eine Hydroxylgruppe tragen.

7. Reinigerkonzentrat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyole ausgewählt sind aus Erythrit, Arabit, Adonit, Xylit, Sorbit, Mannit und Dulcit.

8. Reinigerkonzentrat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyol Sorbit eingesetzt wird.