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Die Erfindung betrifft eine Stabilisatorzusammensetzung für ein Lösemittel zur Reinigung von Bauteilen, insbesondere zur Entfettung von Metallteilen, wobei als Lösemittel ein modifizierter Alkohol verwendet wird.
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Weiterhin betrifft die Erfindung eine Verwendung eines Lösungsmittelstabilisators in einem Destillationsprozess bei einem Entfettungsverfahren von Metallteilen.
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Die Entfettung von Metallteilen oder Compound-Komponenten mittels modifizierten Alkoholen als Lösemittel ist bekannt. In den hierfür eingesetzten Metallentfettungsanlagen wird ein während des Herstellungsprozesses aufgetragenes Bearbeitungsöl und/oder Bearbeitungsmedium wieder entfernt. Zum einen besteht die Möglichkeit, die Bauteile in der Arbeits-/Reinigungskammer der Metallentfettungsanlage mittels einer Dampfentfettung abzureinigen. Zum anderen können die Bauteile in der Reinigungskammer in einem Lösemittelbad gereinigt werden.
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Bei (Metall-)Entfettungsanlagen handelt es sich um geschlossene Systeme, welche eine Vakuum-Reinigungskammer, eine unterschiedliche Anzahl an Lösemitteltanks sowie eine Destillationseinrichtung umfassen. Mittels des Lösemittels werden verunreinigte Teile in der Reinigungskammer gereinigt.
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Als Lösemittel können modifizierte Alkohole verwendet werden, insbesondere Mischungen aus 3-Butoxy-2-propanol und Dipropylenglykoldimethylether und gegebenenfalls weiteren Bestandteilen. Das bevorzugte Verhältnis der Alkohole beträgt 50-100 % 3-Butoxy-2-propanol und max. 10 % Dipropylenglykoldimethylether. In speziellen Anwendungen wird auch nur 3-Butoxy-2-propanol eingesetzt.
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Das verunreinigte, also mit den abgelösten Rückständen der gereinigten und entfetteten Bauteile angereicherte Lösemittel fließt anschließend wieder zurück in die Lösemitteltanks. Diese Tanks speisen die in der Entfettungsanlage integrierte Destillationseinrichtung permanent mit dem verunreinigten Lösemittel. Während des Destillationsprozesses wird das im Vergleich zu den im Tank enthaltenen Verunreinigungen bereits bei geringerer Temperatur siedende Lösemittel von den zuvor abgereinigten Rückständen getrennt. Bei diesem Destillationsprozess kann es zu einer Versäuerung sowie einem Anstieg der Acidität des Lösemittels durch Zersetzung des Lösemittels kommen.
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Beispielsweise können beim Einsatz von modifiziertem Alkohol als Lösemittel leichtsiedende Bestandteile und vor allem Säuren entstehen. Die Versäuerung kann wiederum zu Korrosionsschäden in der Entfettungsanlage und zur Oberflächenkorrosion auf den gereinigten Teilen führen.
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Um der Säurebildung in der Destillationseinrichtung entgegenzuwirken, wird beim Destillationsprozess ein Stabilisator beziehungsweise eine Stabilisatorzusammensetzung zum Lösemittel zugegeben. Der Stabilisator bindet im Destillationssumpf die entstandenen Säuren und verbleibt im Destillationssumpf. Damit bleibt der Stabilisator während des gesamten Reinigungs- und Aufbereitungsprozesses des Lösemittels in der Destillationseinrichtung.
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Das Destillat, also das destillierte und gereinigte Lösungsmittel, wird anschließend über einen Wasserabscheider zurück in die Lösemitteltanks geführt. Der Destillationssumpf wird in regelmäßigen Abständen geleert und entsorgt. Der verbrauchte Stabilisator wird zusammen mit den abgereinigten Rückständen der Bauteile ausgetragen.
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Als Stand der Technik wird auf die Druckschrift
DE 10 2019 135 262 B4 verwiesen, welche ein Verfahren zur Entfettung von Metallteilen mit einem Lösungsmittel beschreibt, wobei bei der Entfettung das Lösungsmittel mit abgereinigten Rückständen verunreinigt wird, das verunreinigte Lösungsmittel einem Destillationsprozess zugeführt wird, in dem das bei geringerer Temperatur siedende Lösungsmittel von den abgereinigten Rückständen getrennt und in einen Kreislauf zurückgeführt wird. Zur Vermeidung von Säurebildung wird dem Lösungsmittel im Destillationsprozess ein Lösungsmittelstabilisator zugefügt wird, welcher
- a) überbasisches Calciumsulfonat mit einer Gesamtbasenzahl von größer 300,
- b) Alkylphenol als Antioxidans, und
- c) hochsiedendes Mineralöldestillat als Grundöl, umfasst, wobei der Anteil an überbasischem Calciumsulfonat der Summe aus den beiden Anteilen von Alkylphenol und hochsiedendes Mineralöldestillat entspricht.
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Aus der Druckschrift
WO 2001/42532 A2 ist noch eine Metallbehandlungsflüssigkeit für den neutralen pH-Bereich, also ungefähr zwischen 5,5 und 8,5, zum Reinigen korrosionsgefährdeter Stoffe bekannt. Die Metallbehandlungsflüssigkeit umfasst die folgenden Bestandteile:
- a) aromatische Carbonsäure, zum Beispiels Benzoesäure oder Salicylsäure,
- b) Organophosphorsäure,
- c) ein Puffersystem/Stabilisator für den pH-Wert, zum Beispiel Natrium- und/oder Kaliumsalz, und
- d) Stickstoffverbindung.
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Gemäß dieser Druckschrift weist die Stickstoffverbindung einen pKs-Wert im Bereich von 6 bis 10 auf. Die Metallbehandlungsflüssigkeit kann als Konzentrat zu Wasser beigemischt werden in einem Gewichtsverhältnis von 1:100 bis 1:10 (Konzentrat:Wasser).
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Stabilisatorzusammensetzung für ein Lösemittel zur Verwendung in Metallentfettungsanlagen zu schaffen, welches die Säurebildung im Lösemittel verringert und gleichzeitig den pH-Wert erhöht, sodass die Standzeit des Lösemittels verlängert wird.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Schutzansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.
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Die Erfinder haben erkannt, dass eine Stabilisatorzusammensetzung aus Wasser mit einer Hydroxybenzoe-Verbindung und entweder Natriumhydroxid (NaOH) oder Kaliumhydroxid (KOH) besonders gut geeignet ist, die Säurebildung im Lösemittel zu verhindern und gleichzeitig den pH-Wert im Lösemittel auf einen neutralen bis basischen Wert anzuheben. Weiterhin kommt es mit einer derartigen Stabilisatorzusammensetzung nicht zu einer Gelierung des Lösemittels, da nur die im Lösemittel enthaltenen Salze ausfallen. Hieraus resultiert eine deutlich längere Standzeit des Lösemittels. Ebenso kommt es durch ein pH-neutrales Lösemittel nicht zu Verfärbungen der zu reinigenden Bauteilen aus Buntmetallen. Auch kann eine Zersetzung des Lösemittels verhindert werden.
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Demgemäß schlagen die Erfinder eine Stabilisatorzusammensetzung für ein Lösemittel zur Reinigung von Bauteilen, insbesondere zur Entfettung von Metallteilen, vor, wobei als Lösemittel ein modifizierter Alkohol verwendet wird, und in der Stabilisatorzusammensetzung eine Hydroxybenzoe-Verbindung enthalten ist.
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Die Hydroxybenzoe-Verbindung in der erfindungsgemäßen Stabilisatorzusammensetzung, kurz Stabilisator genannt, eignet sich besonders gut, um die voranstehend beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu beheben. Vor allem kann die Säurebildung im Lösemittel verhindern und gleichzeitig der pH-Wert auf einen neutralen bis basischen Wert angehoben werden. Insgesamt verlängert sich durch die Hydroxybenzoe-Verbindung im Stabilisator die Standzeit des Lösemittels.
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Es gibt zwei Varianten für die Anwendung und Zugabe des Stabilisators zum Lösemittel. Zum einen kann der Stabilisator als 1-Komponenten-Verbindung hergestellt werden, sodass der (anwendungs-)fertige Stabilisator mit den gewünschten Mengenverhältnissen der Komponenten einfach dem Lösemittel hinzugefügt werden kann. Zum anderen kann der Stabilisator als 2-Komponenten-Verbindung aus einem pulverförmigen und einem flüssigen Bestandteil hergestellt werden, sodass beide Bestandteile zunächst mit den gewünschten Mengenverhältnissen fertig gemischt werden müssen bevor die Zugabe zum Lösemittel erfolgt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Stabilisatorzusammensetzung als eine 1-Komponenten-Verbindung hergestellt, mit den folgenden Bestandteilen:
- a) Hydroxybenzoesäure,
- b) Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid, und
- c) Wasser.
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Als Hydroxybenzoesäure eignet sich besonders gut eine 2-Hydroxybenzoesäure, auch o-Hydroxybenzoesäure oder Salicylsäure genannt, da diese sich besonders vorteilhaft auf den pH-Wert und die Acidität des Lösemittels auswirkt. Grundsätzlich sind jedoch auch 3- oder 4-Hydroxybenzoesäuren geeignet.
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Vorteilhafterweise hat die Carboxy- beziehungsweise COOH-Gruppe der verwendeten Hydroxybenzoesäure einen pKsS1)-Wert von 2,75 und die Hydroxy- gruppe beziehungsweise OH-Gruppe einen pKs(2)-Wert von 13,74.
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Alle nachfolgenden %-Angaben der Bestandteile des Stabilisators sind Massen-% bezogen auf die Gesamtmenge des Stabilisators.
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Bei der voranstehend genannten 1-Komponenten-Verbindung des Stabilisators mit NaOH liegen die Bestandteile des Stabilisators vorteilhafterweise mit den folgenden Verhältnissen vor:
- a) 0,10 - 40,00 % Hydroxybenzoesäure,
- b) 0,06 - 23,19 % Natriumhydroxid (NaOH), und
- c) 99,84 - 36,81 % Wasser.
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Die zur Herstellung dieser Lösung verwendete NaOH-Lösung besteht vorteilhafterweise aus 0,06 - 38,65 % NaOH und 99,94 - 61,35 % Wasser.
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Im Falle von 40 % Salicylsäure wird also zur Herstellung des Stabilisators mit NaoH 40 % Salicylsäure, 23,19 % NaOH Feststoff, und 36,81 % Wasser verwendet. Dazu wird eine NaOH-Lösung aus 38,65% NaOH, und 61,35% Wasser eingesetzt.
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Eine besonders bevorzugte Zusammensetzung des Stabilisators umfasst 36,30 % Hydroxybenzoesäure beziehungsweise Salicylsäure, 21,02 % NaOH und 42,68 % Wasser. Daraus ergibt sich vorteilhafterweise ein pH-Wert von 13,5 im Stabilisator.
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Alternativ liegen die Bestandteile des Stabilisators mit KOH vorteilhafterweise mit den folgenden Verhältnissen vor:
- a) 0,10 - 40,00 % Hydroxybenzoesäure,
- b) 0,08 - 32,46 % Kaliumhydroxid (KOH), und
- c) 99,82 - 27,54 % Wasser.
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Die zur Herstellung dieser Lösung verwendete KOH-Lösung besteht vorteilhafterweise aus 0,08 - 54,10 % KOH und 99,92 - 45,90 % Wasser.
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In der nachfolgenden Tabelle sind bevorzugte Verhältnisse von Stabilisator zum Lösemittel dargestellt, wobei sich der Stabilisator je nach Mengenverhältnis unterschiedlich auf die Acidität des Lösemittels auswirkt. Der bei den Versuchsreihen verwendete Stabilisator entspricht der voranstehend beschriebenen 1-Komponenten-Lösung mit einem bevorzugten Mischungsverhältnis von 36,30 % Salizylsäure, 21,02 % NaOH und 42,68 % Wasser.
| Versuch Nr. | 1. | 2. | 3. | 4. | 5. | 6. | 7. | 8. |
| Lösemittel [mg] | 100,02 | 100,02 | 100,08 | 100,03 | 100,02 | 100,05 | 100,06 | 100,06 |
| Acidität [ppm] | 1214 | 1274 | 1274 | 2378 | 2378 | 2378 | 2378 | 2378 |
| pH | 3,7 | 3,7 | 3,7 | 3,4 | 3,4 | 3,4 | 3,4 | 3,4 |
| Stabilisator [mg] | 0,9 | 0,73 | 0,48 | 1,76 | 1,35 | 0,93 | 0,7 | 0,45 |
| pH-Wert Stabilisator | 13,5 | 13,5 | 13,5 | 13,5 | 13,5 | 13,5 | 13,5 | 13,5 |
| pH-Wert Destillat | 7,2 | 4,7 | 3,8 | 6,6 | 4 | 3,7 | 3,5 | 3,5 |
| Acidität Destillat [ppm] | 10 | 216 | 624 | 25 | 252 | 923 | 1530 | 1715 |
| Verhältnis Stabilisator zur Lösung | 0,90% | 0,73% | 0,48% | 1,76% | 1,35% | 0,93% | 0,70% | 0,45% |
| Anhebung pH-Wert | 3,5 | 1 | 0,1 | 3,2 | 0,6 | 0,3 | 0,1 | 0,1 |
| Reduzierung der Acidität [ppm] | -1204 | -1058 | -650 | -2353 | -2126 | -1455 | -848 | -663 |
| Faktor der Aciditätsreduktion in Abhängigkeit des Verhältnisses Stabi/Lösung und zur Ausgangsacidität *Faktor 100 | -0,89 | -0,61 | -0,24 | -1,74 | -1,21 | -0,57 | -0,25 | -0,13 |
Zusammensetzung des Stabilisators in g | Salizylsäure | 0,33 g | 0,26 g | 0,17 g | 0,64 g | 0,49 g | 0,34 g | 0,25 g | 0,16 g |
NaOH | 0,19 g | 0,15 g | 0,10 g | 0,37 g | 0,28 g | 0,20 g | 0,15 g | 0,09 g |
Wasser | 0,38 g | 0,31 g | 0,20 g | 0,75 g | 0,58 g | 0,40 g | 0,30 g | 0,19 g |
Zusammensetzung des Stabilisators in % | Salizylsäure | 36,30% | 36,30% | 36,30% | 36,30% | 36,30% | 36,30% | 36,30% | 36,30% |
NaOH | 21,02% | 21,02% | 21,02% | 21,02% | 21,02% | 21,02% | 21,02% | 21,02% |
Wasser | 42,68% | 42,68% | 42,68% | 42,68% | 42,68% | 42,68% | 42,68% | 42,68% |
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In einer anderen Ausführungsform wird die Stabilisatorzusammensetzung als eine 2-Komponenten-Verbindung hergestellt. Die 2-Komponenten-Verbindung des Stabilisators umfasst vorteilhafterweise:
- a) einen pulverförmigen Teil aus Natriumhydroxybenzoat (C7H5NaO3) oder Kaliumhydroxybenzoat (C7H5KO3) , und
- b) einen flüssigen Teil aus Wasser mit Natriumhydroxid (NaOH) oder Kaliumhydroxid (KOH).
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Bei der voranstehend genannten 2-Komponenten-Verbindung des Stabilisators mit NaOH liegen die Bestandteile vorteilhafterweise mit den folgenden Verhältnissen vor:
- a) 0,10 - 40,00 % Natriumhydroxybenzoat,
- b) 0,025 - 10,00 % Natriumhydroxid, und
- c) 99,875 - 50,00 % Wasser.
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Die zur Herstellung dieser Lösung verwendete NaOH-Lösung besteht vorteilhafterweise aus 0,025 - 16,66 % NaOH und 99,975 - 83,34 % Wasser.
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Alternativ liegen die Bestandteile des Stabilisators in der 2-Komponenten-Lösung mit KOH vorteilhafterweise mit den folgenden Verhältnissen vor:
- a) 0,10 - 40,00 % Kaliumhydroxybenzoat,
- b) 0,075 - 14,00 % Kaliumhydroxid, und
- c) 99,825 - 46,00 % Wasser.
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Die zur Herstellung dieser Lösung verwendete KOH-Lösung besteht vorteilhafterweise aus 0,075 - 23,33 % und 99,925 - 76,67 % Wasser.
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Sowohl bei der 1-Komponenten-Lösung als auch bei der 2-Komponenten-Lösung haben Versuche gezeigt, dass ein Anteil von bereits 0,1 % der Hydroxybenzoe-Verbindung ausreichend ist, um bei einer entsprechenden Gesamtmenge der Stabilisatorzusammensetzung zu der gewünschten Wirkung, also der Anhebung des pH-Wertes im Lösemittel zu gelangen.
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Weiterhin schlagen die Erfinder vor, ein Verfahren zur Entfettung von Metallteilen mit einem Lösungsmittel, wobei bei der Entfettung das Lösungsmittel mit abgereinigten Rückständen der Metallteile verunreinigt wird und das verunreinigte Lösungsmittel einem Destillationsprozess zugeführt wird, in dem das bei geringerer Temperatur als siedende Lösungsmittel von den abgereinigten Rückständen getrennt und in einen Kreislauf zurückgeführt wird, dahingehend zu verbessern, dass zur Vermeidung einer Säurebildung und zum Anheben des pH-Wertes dem Lösungsmittel Stabilisatorzusammensetzung zugefügt wird.
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Durch die Zugabe der Stabilisatorzusammensetzung mit einem pH-Wert zwischen 12 und 14 zum Lösemittel wird vorteilhafterweise der pH-Wert des Lösemittels in einen neutralen bis basischen Bereich angehoben.
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Dabei kann der Stabilisator entweder als fertig gemischte, flüssige 1-Komponenten-Lösung dem Lösemittel beigefügt werden. Oder der Stabilisator kann als vorbereitete 2-Komponenten-Lösung mit einem pulverförmigen Bestandteil und einem flüssigen Bestandteil hergestellt und nach Bedarf gemischt und dem Lösemittel beigefügt werden.
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Zudem schlagen die Erfinder noch die Verwendung eines Lösungsmittelstabilisators in einem Destillationsprozess bei einem Entfettungsverfahren von Metallteilen vor, wobei zur Entfettung der Metallteile ein Lösungsmittel genutzt wird, welches bei der Entfettung mit abgereinigten Rückständen verunreinigt wird, wobei das verunreinigte Lösungsmittel einem Destillationsprozess zugeführt wird, in dem das bei geringerer Temperatur siedende Lösungsmittel von den abgereinigten Rückständen getrennt und in einen Kreislauf zurückgeführt wird. Erfindungsgemäß wird eine voranstehend beschriebene, erfindungsgemäße Stabilisatorzusammensetzung zugefügt mit einem pH-Wert zwischen 12 und. Dadurch erhöht sich der pH-Wert des Lösemittels auf einen neutralen bis basischen Bereich.
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Zusammenfassend ergeben sich beim Einsatz des erfindungsgemäßen Stabilisators mit einer Hydroxybenzoe-Verbindung also die folgenden Vorteile:
- - Reduktion der Acidität,
- - Vermeidung von Versäuerung des Lösemittels,
- - Reduktion der Selbstzersetzung des Lösemittels,
- - Erhöhung der Lösemittelstandzeit,
- - Erhöhung der Prozesssicherheit,
- - Vermeidung von Korrosionsschäden, Oberflächenkorrosion und Schäden an der Anlage,
- - Kosteneinsparungen,
- - Ressourceneffizienz durch längere Einsatzdauer des Lösemittels und
- - Vermeidung von Verfärbungen bei Buntmetallen
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Insgesamt wird mit der Erfindung eine Stabilisatorzusammensetzung für ein Lösemittel zur Reinigung von Bauteilen vorgeschlagen, wobei als Lösemittel ein modifizierter Alkohol verwendet wird, und in der Stabilisatorzusammensetzung eine Hydroxybenzoe-Verbindung enthalten ist. Weiter wird ein Verfahren zur Entfettung von Metallteilen mit einem Lösungsmittel, wobei zur Vermeidung einer Säurebildung und zum Anheben des pH-Wertes dem Lösungsmittel eine erfindungsgemäße Stabilisatorzusammensetzung zugefügt wird, sowie die Verwendung eines Lösungsmittelstabilisators bei einem Entfettungsverfahren von Metallteilen, wobei zur Entfettung ein Lösungsmittel genutzt wird, welchem im Destillationsprozess eine erfindungsgemäße Stabilisatorzusammensetzung mit einem pH-Wert zwischen 12 und 14 zugefügt wird, um den pH-Wert des Lösemittels in einen neutralen bis basischen Wert anzuheben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019135262 B4 [0010]
- WO 2001/42532 A2 [0011]