DE19812622A1

DE19812622A1 - Verfahren zur Reinigung von Aluminiumoberflächen

Info

Publication number: DE19812622A1
Application number: DE1998112622
Authority: DE
Inventors: Steffen Ruese; Hans-Joergen Rehm
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1998-03-23
Filing date: 1998-03-23
Publication date: 1999-09-30
Also published as: WO1999049104A1

Abstract

Verfahren zur Reinigung von Oberflächen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen, wobei man eine verdickte Alkalilauge auf die Oberflächen aufträgt und nach einer vorgegebenen Einwirkungszeit abspült, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkalilauge a) 2 bis 42 Gew.-% Alkalimetallhydroxid, b) 2 bis 15 Gew.-% quellfähiges Schichtsilicat, c) erwünschtenfalls weitere Hilfs- oder Wirkstoffe und d) als Rest zu 100 Gew.-% Wasser enthält.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Oberflächen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen. Dabei werden unter Aluminiumlegierungen solche Legierungen verstanden, die zu mindestens 90 Gew.-% aus Aluminium bestehen. Insbesondere ist das Verfahren konzipiert zur Reinigung von Schienenfahrzeugen, die Oberflächen aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen aufweisen.

Die Aufbauten von Schienenfahrzeugen bestehen aus Gewichtsgründen häufig aus Aluminium oder seinen Legierungen. Da sich Aluminium und Aluminiumlegierungen von selbst mit einer korrosionsschützenden Oxidschicht überziehen, ist es nicht erforderlich, derartige Oberflächen aus Korrosionsschutzgründen mit einem Lacküberzug zu versehen. Daher sind die Aufbauten von Schienenfahrzeugen aus diesen Materialien häufig unlackiert. Schienenfahrzeuge werden jedoch häufig als Werbeträger verwendet, wobei auf ihre Oberflächen werbewirksam gestaltete Kunststoffolien aufgeklebt werden. Nach einer bestimmten Gebrauchsdauer müssen diese Kunststoffolien entfernt und ggf. durch neue Kunststoffolien ersetzt werden. Dabei werden die Kunststoffolien so weit wie möglich mechanisch abgezogen. Hierbei läßt es sich jedoch nicht vermeiden, daß Klebstoffreste und/oder Folienreste auf den Oberflächen verbleiben. Vor dem Bekleben mit neuen Folien müssen diese Reste durch eine Reinigung entfernt werden. Dabei dient ein geeignetes Reinigungsverfahren sowohl dazu, Folien- oder Klebstoffreste von den Oberflächen zu entfernen als auch diese Oberflächen so vorzubereiten, daß neue Kunststoffolien haltbar aufgeklebt werden können.

Für diese Aufgabe der Reinigung und der Vorbereitung der Oberflächen ist es bekannt, Alkalilauge wie insbesondere Natronlauge auf die Oberflächen einwirken zu lassen. Die Alkalilauge reagiert mit den Aluminiumoxiden der Oberfläche zu löslichen Aluminaten. Die oberste Oberflächenschicht wird hierdurch entfernt und eine neue blanke Aluminiumoberfläche erzeugt, die sich von selbst wieder mit Aluminiumoxiden überzieht. Außerdem erweichen unter der Einwirkung der Alkalilauge Folien- und Klebstoffreste, so daß sie nach einer bestimmten Einwirkungszeit, die beispielsweise in der Größenordnung von 15 Minuten liegen kann, mit Wasser abgespült werden können.

Um auf schrägen oder senkrechten Oberflächen eine ausreichende Einwirkungszeit der Alkalilauge zu gewährleisten, ist es bekannt, die Viskosität der Alkalilauge durch ein Verdickungsmittel zu erhöhen. Die Alkalilauge läuft dann nur langsam oder überhaupt nicht von den zu reinigenden Oberflächen ab.

Als Verdickungsmittel werden im Stand der Technik organische polymere Substanzen wie beispielsweise Cellulosen eingesetzt. Diese weisen zum einen den Nachteil auf, daß die hiermit verdickte Alkalilauge nicht uneingeschränkt lagerstabil ist. Vielmehr können Phasentrennung und/oder Viskositätsschwankungen auftreten, die die Anwendung erschweren. Zum zweiten haben die organischen Verdickungsmittel den Nachteil, daß sie das Abwasser mit chemischem Sauerstoffbedarf (CSB) belasten und damit die Abwasserbehandlung verteuern und erschweren.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren zur Reinigung von Oberflächen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen unter Verwendung einer verdickten Alkalilauge zur Verfügung zu stellen, wobei das Verdickungsmittel nicht zu den vorstehend genannten Nachteilen führt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Reinigung von Oberflächen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen, wobei man eine verdickte Alkalilauge auf die Oberflächen aufträgt und nach einer vorgegebenen Einwirkungszeit abspült, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkalilauge

a) 2 bis 42 Gew.-% Alkalimetallhydroxid,
b) 2 bis 15 Gew.-% quellfähiges Schichtsilicat,
c) erwünschtenfalls weitere Hilfs- oder Wirkstoffe und
d) als Rest zu 100 Gew.-% Wasser

enthält.

Aus Kostengründen setzt man als Alkalimetallhydroxid vorzugsweise Natriumhydroxid ein. Kaliumhydroxid ist technisch jedoch gleichermaßen geeignet. Dabei geht man vorzugsweise so vor, daß man das Wasser vorlegt und das quellfähige Schichtsilicat zur Herstellung einer thixotropen Paste einrührt. Als Rühraggregate hierfür sind beispielsweise Dispergiermaschinen (sogenannte Inlinemischer) geeignet. Alternativ kommen hochtourige Mischer mit mehrflügeligen Rührern in Frage. Nachdem das Schichtsilicat homogen vermischt und zu einer optimalen Quellung geführt ist, wird die erwünschte Menge Alkalimetallhydroxid beispielsweise in Form einer 50 gew.-%igen Natronlauge eingerührt. Dabei verwendet man vorzugsweise so viel quellfähiges Schichtsilicat und so viel Natronlauge, daß die Viskosität der verdickten Alkalilauge, gemessen bei 25 °C nach Brookfield mit Spindel 5 bei 100 Umdrehungen pro Minute in der Größenordnung 200 bis 1500, vorzugsweise bei 500 bis 1000 mPas liegt.

Quellfähige Schichtsilicate sind im Stand der Technik bekannt. Hierbei handelt es sich in der Regel um Substanzen, die Schichten aus über Sauerstoffatome verbrückten Silicium- und Aluminiumionen enthalten. Dadurch, daß in den Schichten teilweise vierwertiges Silicium durch dreiwertiges Aluminium ersetzt ist,
sind die gesamten Schichten negativ geladen. Der Ladungsausgleich in den nach außen neutralen Schichtsilicaten erfolgt dadurch, daß zwischen den Schichten Metallkationen eingelagert werden. Sind als Metallkationen einwertige Kationen wie beispielsweise Lithium-, Natrium- und/oder Kaliumionen zwischen den Silicatschichten eingelagert, ist die Bindung zwischen den Schichten so gering, daß Wasser zwischen die Schichten eindringen kann, so daß sich die Silicatschichten voneinander entfernen. Dieser Vorgang wird als Quellung bezeichnet. Der Quellprozeß kann in Wasser so weit fortschreiten, daß die einzelnen Silicatschichten völlig voneinander gelöst vorliegen. Dieser Zustand ist dadurch erkennbar, daß eine derartige wäßrige Suspension von gequollenen Schichtsilicaten eine deutlich höhere Viskosität als Wasser aufweist. Häufig zeigen solche Suspen sionen gequollener Schichtsilicate die Eigenschaft der Thixotropie. D.h., ihre Viskosität hängt von der Schergeschwindigkeit ab und fällt mit steigender Schergeschwindigkeit.

Als quellfähige Schichtsilicate sind beispielsweise Hectorit, Bentonit und Montmorillonit geeignet, wobei aus Kostengründen Montmorillonit bevorzugt wird.

Die mit quellfähigem Schichtsilicat verdickte Alkalimetallauge kann erwünschtenfalls weitere Wirk- oder Hilfsstoffe wie beispielsweise oberflächenaktive Stoffe, Farb- und/oder Geruchsstoffe in Mengen bis zu insgesamt etwa 10 Gew.-% enthalten. Zur Lösung der gestellten Reinigungsaufgabe sind derartige Wirk- oder Hilfsstoffe jedoch in der Regel nicht erforderlich. Daher ist es aus Kostengründen bevorzugt, daß die verdickte Alkalilauge keine weiteren Hilfs- oder Wirkstoffe enthält.

Zur Reinigung der mit Folien- und/oder Klebstoffresten verunreinigten Oberflächen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen wird die verdickte Alkalilauge auf die Oberflächen aufgetragen. Dies kann beispielsweise durch Aufstreichen mit Bürsten oder Pinseln, vorzugsweise jedoch durch Besprühen erfolgen. Aufgrund ihrer Viskosität und ihrer vorzugsweise vorhandenen Thixotropie haftet die verdickte Alkalimetallauge lange genug an den Oberflächen, daß Kunststoffolien und Klebstoffreste erweichen und abgespült werden können. Gleichzeitig wird die Aluminiumoberfläche durch Ablösen der obersten Oxidschicht angebeizt und hierdurch für das Aufkleben neuer Kunststoffolien vorbereitet.

Gegenüber den bekannten organischen Verdickungsmitteln hat die Verwendung von quellfähigen Schichtsilicaten zum einen den Vorteil, daß diese nicht zu einem erhöhten CSB-Wert des Abwassers führen. Im Gegensatz zu den bekannten organischen Verdickungsmitteln, die nach deutschem Recht eine Wassergefahrdungsklasse von 1 bis 2 aufweisen, haben die Schichtsilicate eine Wassergefährdungsklasse von 0. Mit ihrer Verwendung lassen sich stabile und viskositätskonstante verdickte Alkalilaugen herstellen, wodurch der Auftrag auf die Oberflächen unter konstanten Bedingungen erfolgen kann.

Gegenüber den organischen Verdickungsmitteln haben die Schichtsilicate einen weiteren Vorteil: Durch das Anbeizen der Aluminiumoberfläche reichern sich Aluminiumionen in der Alkalilauge an. Sobald diese eine bestimmte Schwellkonzentration erreicht haben, reagieren sie mit den Schichtsilicaten in der Art, daß diese ihre Quellfähigkeit verlieren. Der Effekt dürfte darauf beruhen, daß die dreiwertigen Aluminiumionen die einzelnen Silicatschichten fest aneinander binden, so daß diese ihre Quellfähigkeit verlieren. Im Zuge des erfindungsgemäßen Reinigungsverfahrens führt dies dazu, daß sich die Viskosität der Alkalilauge deutlich verringert, wenn die Aluminiumoberflächen ausreichend angebeizt worden sind. Die vorher an den Oberflächen haftende Alkalilauge beginnt dann von den Oberflächen von selbst abzulaufen. Danach müssen nur noch geringfügige Laugenreste von den Oberflächen abgespült werden, was zu einer Ersparnis von Zeit und von Spülwasser führt.

Die Konzentrationen von Alkalimetallhydroxid und quellfähigem Schichtsilicat werden vorzugsweise so gewählt, daß die Einwirkungszeit auf den Aluminiumoberflächen vor der beschriebenen Viskositätsverminderung und damit vor dem selbständigen Ablaufen der Alkalilauge im Bereich von etwa 5 bis etwa 20 Minuten liegt. Den Reinigungsprozeß führt man in der Regel bei Umgebungstemperatur, vorzugsweise im Temperaturbereich zwischen etwa 5 und etwa 35 °C durch.

Gemäß der eingangs geschilderten Aufgabenstellung besteht das Ziel des erfindungsgemäßen Reinigungsverfahrens darin, von den Oberflächen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen Klebstoffe und/oder Plastikfolien zu entfernen. Gleichzeitig werden hierbei die Oberflächen durch den Beizeffekt so vorbereitet, daß sie nach der Reinigung und Trocknung ohne weitere Vorbe handlung mit neuen Kunststoffolien beklebt werden können.

Ein für das erfindungsgemäße Verfahren einsetzbares Reinigungsmittel kann beispielsweise 15 Gew.-% Natriumhydroxid, 10 Gew.-% Montmorillonit und als Rest zu 100 Gew.-% Wasser enthalten. Hierbei vermischt man die Komponenten vorzugsweise in der weiter oben angegebenen Reihenfolge. Die Viskosität dieses Mittels, gemessen nach Brookfield bei 25 °C mit Spindel Nr. 5 bei 100 Um drehungen pro Minute liegt im Bereich von etwa 800 mPas.

Claims

1. Verfahren zur Reinigung von Oberflächen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen, wobei man eine verdickte Alkalilauge auf die Oberflächen aufträgt und nach einer vorgegebenen Einwirkungszeit abspült, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkalilauge

enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkalimetallhydroxid Natriumhydroxid verwendet wird.

3. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das quellfähige Schichtsilicat ausgewählt ist aus Hectorit, Bentonit und Montmorillonit.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verdickte Alkalilauge keine weiteren Hilfs- oder Wirkstoffe c) enthält.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwirkungszeit im Bereich von 5 bis 20 Minuten liegt.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Reinigung der Oberflächen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen Klebstoffe und/oder Plastikfolien von den Oberflächen entfernt werden.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen nach der Reinigung mit Kunststoff-Folien beklebt werden.