DE2118347A1

DE2118347A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung und Entfettung von bandförmigem Material

Info

Publication number: DE2118347A1
Application number: DE19712118347
Authority: DE
Inventors: Hans Boris Eskilstuna Lindgren (Schweden)
Original assignee: YNBY BRUK AB
Current assignee: YNBY BRUK AB
Priority date: 1970-04-15
Filing date: 1971-04-15
Publication date: 1971-12-23
Also published as: US3810786A; GB1332557A; FR2097751A5; AT312389B; SE338221B

Description

betreffend

Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung und Entfettung von

bandförmigem Material

Daö bei bandförmigem Material, insbesondere bandförmigem rostfreiem Stahl angewandte Öl muß nach dem Walzen sehr sorgfältig von den Oberflächen des Bandes entfernt werden, um insbesondere bei der nachfolgenden Glühung Oberflächenreaktionen zu vermeiden, die zu teilweiser oder totaler Zerstörung führen können.

Die konventionelle Methode und im Augenblick die einzig mögliche besteht im Prinzip darin, daß man das Öl auf chemische und mechanische Weise entfernt, was dadurch geschieht, daß man die Oberfläche in einer Flüssigkeit wäscht, in der Regel in Wasser, wobei es vorteilhaft ist, das V/asser zu erwärmen und ihm fett- oder öllösende Chemikalien zuzusetzen. Um die Lösun&swirkung von chemischen Mitteln zu intensivieren, kombiniert man den chemischen Angriff mit mechanischer Einwirkung, was beispielsweise am leichtesten dadurch erreicht werden kann, daß man die Oberflächen bürstet. Dabei wird

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auch das Lösungsmittel bzw. die Waschlösung in intimeren Kontakt mit den Verunreinigungen gebracht. Im Anschluß an diese Operation folgt in der Regel eine Spülung und Trocknung. Die konventionelle Methode zur Reinigung und Entfettung von bandförmigem Material hat eine Reihe Nachteile, unter welchen folgende hervorgehoben v/erden sollen:

Es werden Wasch- oder Lösungsmittel zugesetzt, die mit dem Y/asser und dem Öl eine Emulsion ergeben, die einen hohen Stabilitätsgrad besitzt, d.h., das Öl kann nicht abgeschieden werden, was wiederum bedeutet, daß die Waschlösung sehr oft erneuert werden muß.

Um die Anzahl der Waschmittelerneuerungen herabzusetzen, ist man gezwungen, mit sehr großen Mengen zu arbeiten, damit größere Flächen von Bandmaterial gereinigt werden können, bevor die Konzentration an Öl und Verunreinigungen erreicht ist, bei v/elcher die Effektivität des Waschmittels abnimmt. Infolgedessen sind insbesondere in Bandlängsrichtung sehr große, viel Raum beanspruchende Vorrichtungen wie z.B. Behälter erforderlich mit Zusatzeinrichtungen zum Bürsten und Pumpen usw. mit hohem Energiebedarf, wobei beim Ablauf der relativ großen Mengen an stark verunreinigter Waschlösung Probleme entstehen.

Die relativ großen Mengen des zur Anwendung gelangenden Waschmittels besitzen hohe Gehalte an Alkali, Phosphaten, Silikaten, Hydraten und Karbonaten. Diese Waschmittel sind chemisch labil, d.h», sie zerfallen und verlieren dabei ihre Lösungswirkung und v/erden dadurch zu einer schweren Belastung für den Wirkungsgrad der Anordnung. Dies gilt insbesondere für die Polyphosphate, die eine außerordentlich hohe Thermolabilität besitzen. Dies bedeutet, daß diese Polyphosphate

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zu Orthophosphaten mit den oben "beschriebenen Verlusten an Lösungswirkung zerfallen. Dagegen bilden sich aufgrund deren EmulgierungsvermÖgens hochstabile Emulsionen von· öl und Wasser.

Die hohe Stabilität der anfallenden Emulsionen verhindert die Abscheidung des Öles. Dies wiederum macht es unmöglich, das Reinigen mit Hilfe von Zirkulationsanlagen vorzunehmen, die theoretisch gesehen eine unbegrenzte Anwendung der Waschlösung gestatten würden, vorausgesetzt, daß der rasch ansteigende Verschmutzungsgrad und die Konzentration von öl gesenkt oder eliminiert werden könnte.

Um eine wirkungsvolle Reinigung zu erreichen, muß in der Regel ca - 3 i *^hr teures Waschmittel zugesetzt werden. Diese hohe Konzentration bedeutet, daß große Mengen Emulsion und Waschmittel auf den Oberflächen der ge-' reinigten Bänder zurückbleiben und entfernt werden müssen, was durch Spülen vorzugsweise unter gleichzeitigem Bürsten durchgeführt wird. Das Ergebnis ist selten zufriedenstellend, d.h. der Reinheitsgrad ist nicht vollständig. Der Nachteil ist dabei, daß die Reste an Waschmittel und ölen mit der Oberfläche des Bandes reagieren. Man ist deshalb gezwungen, große Mengen Spülwasser anzuwenden, was wiederum zu umfangreichen Pumpanlagen führt · Es ist insbesondere der Anteil an Alkali im Lösungsmittel, der gefährlich wird für die gereinigte Oberfläche des Bandes. Wenn Reste davon auf der Oberfläche nach dem Spülen zurückbleiben, führt dies in der Regel zu Korrosionsangriffen .

Die großen und viel Raum beanspruchenden Anlagen sind schwer zu hantieren, haben einen relativ hohen Bedienungsbedarf und erfordern damit eine große Anzahl von Bedienungspersonal. Bezüglich der Bedienung ist es insbesondere die

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Kontrolle der chemischen Zusammensetzung der Waschlösung, die kontinuierlich durchgeführt werden muß, weil der Verbrauch der verschiedenen Komponenten an Waschmitteln verschieden groß ist. Man untersucht daher nicht den Anteil des Waschmittels in seiner Gesamitheit, sondern die Gehalte der verschiedenen Bestandteile des Waschmittels, um einen störungsfreien Betrieb zu sichern.

Eine andere, recht wirksame Methode zur Entfernung von öl ist die Trichlorathylen-Entfettungsmethode. Diese Methode hat aber die Nachteile,

daß die Installationskosten relativ hoch sind; daß das Trichloräthylen gesundheitsschädlich ist}

daß die Reste von Trichloräthylen auf den Oberflächen der Bleche Nachteile verursachen bei der Wärmebehandlung wie die Aufnahme von Kohle - dies gilt insbesondere für rostfreie Bleche;

daß Trichloräthylen teuer und der Verbrauch groß ist und

daß das Trichloräthylen-Verfahren sich nicht zur Reinigung von fortlaufend bewegtem, bandförmigem Material eignet, da die Forderung nach einer perfekten Abdichtung nicht eingehalten werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Reinigen, insbesondere Entfetten von bandförmigem Material, insbesondere rostfreiem Stahl, wobei die vorstehend

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genannten Nachteile der bekannten.Verfahren und Vorrichtungen vermieden und die Forderungen des Umweltschutzes eingehalten werden. Die Erfindung ist daher im Prinzip dadurch gekennzeichnet, daß man eine chemischphysikalische Abtrennung des Öles durchführt, was durch die Anwendung von Detergentien erreicht wird mit einem HLB-Wert von 10 und darüber, was zur Bildung einer labilen Emulsion führt, die mittels konstruktiver Vorrichtungen gemäß der Erfindung sehr schnell in Öl und V/asser zerfällt.

Das speziell ausgewählte Detergent kann mit Wasser und Öl nur dann eine Emulsion bilden, wenn Energie zugeführt und das erhaltene Energieniveau beibehalten wird. Sobald die Energiezufuhr aufhört, wird die Emulsion wieder labil und die Trennung geschieht schnell und vollständig, so daß das öl vom Wasser abgetrennt und einem normalen Verbrauch wie z.B. als Brennöl zugeführt werden kann. Nach der Trennung regeneriert sich das Detergent automatisch und die vom Öl befreite Waschlösung kann von neuem dem Prozeß zugeführt werden.

Die Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind für die Zufuhr von Energie, sowie ein Ruheraum, in dem die quasistabile Emulsion auf Grund der Abwesenheit von Energie ihren labilen Charakter zurückerhält, so daß die Trennung des Öles von der Waschlösung stattfinden kann.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer schematischen 2eichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

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Von der Bearbeitungsstelle, die nicht gezeigt ist und die beispielsweise ein Walzwerk-, eine Schleifmaschine, eine Poliermaschine oder dgl. ist, wo Öl oder ähnliche Stoffe zur Anwendung gelangen und auf die Oberfläche des Bandes kommen oder dort entstehen, wird das Band durch ein Abstreichwalzenpaar 1 geführt, welches unter Druck Ualzöl oder dgl. in einem solchen Umfang entfernt, daß das Band nur noch einen zusammenhängenden Ölfilm aufweist. Diese Abstreichwalzen bestehen beispielsweise aus Metall, die mit Filz oder Kunststoff, aber vorteilhaft mit Gurnrei belegt sind. Unter diesen Walzen ist eine nicht gezeigte Sammelvorrichtung bzw. -behälter zur Aufnahme des Öles angeordnet.

Das Band kommt danach in eine Entfettungszone 2 und passiert nacheinander eine Spritzeinrichtung 3, die eine DetergentlÖsung auf beide Seiten des Bandes aufsprüht, eine EnergiezufUhrungsanordnung in Form kreisrunder rotierender Bürsten 4» die die Waschlösung auf beiden Seiten des Bandes lebhaft durcharbeiten, bo« wie eine Sprüheinrichtung 5, die die Aufgabe hat, die beiden Seiten des Bandes mit reiner DetergentlÖsung zu spülen. Die DetergentlÖsung besteht aus Wasser und einem Zusatz von 0,05 % eines Detergents mit einem ELj.-Wert von 10 oder darüber, beispielsweise ITonyl-Phenol-Sthylenoxydadduktej was eine Verbindung ist, die einenrelativ hohen ;!._I3-\,ert besitzt und hydrophilen Charakter hat» Der Begriff ¹¹HLi"-V/ert bezeichnet die Hydrophil-Lipophil-Bilanz in der chemischen Zusammensetzung eines Detergents und ist daher eine Klassifizierungszahl für Detergentien mit Rücksicht auf die Löslichkeit in Öl oder Wasser, wobei der Wert 10 ein Grenzwert ist, bei dem die Detergentien ihren Charakter ändern, nämlich von Öllöslichkeit zu Wasserlöslichkeit übergehen.

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Mit Vorteil kann diese Detergentlösung eine Temperatur von rund 60⁰C besitzen bei welcher Temperatur die Lösungsgeschwindigkeit am größten ist, insbesondere wenn V/achse oder ähnliche Mittel der Blechoberfläche bei der Bearbeitung, 2.B. beim Polieren, zugeführt wurden.

Im Anschluß an die Entfettungszone passiert das Band ein weiteres Paar Abstreichwalzen S-, welche unter relativ hohem Druck den DetergentlösungsfjJm entfernen, der an der Sprüheinrichtung 5 auf dar. Band aufgespritzt worden war. Danach ist das Band fertig für die weitere Bearbeitung oder Aufhaspelung. Bezüglich des Detergentlösungsfilmes, der nach dem Durchgang durch die Abstreichwalzen 6 auf den Oberflächen des Bandes zurückbleibt, ist zu sagen, daß dieser keine schädliche Wirkung bei der V.^:eiterbearbeitung, insbesondere beim Glühen hat.

Die Detergentlösung wird von einem Sedimentations- und Lagertank 7 über eine Pumpe 8 su dem obengenannten Sprühsystem der Bürstungs--und Spülungszone geleitet. In beiden Zonen wird der Lösung ein relativ hohes Energiequantum zugeführt, welches der Lösung eine temporäre Smulsionsstabilität (Quasistabilität) verleiht und die dazu beiträgt, das auf dem Band befindliche Öl a.bzulösen und zu emulsieren. Unter dem Begriff des Energiequantums versteht man hier jene kinetische Energie, die entweder durch Schlag, durch kräftige Uinrührung, z.B. im Zusammenhang mit der Bürstung, dem Aufsprühen oder Aufspritzen oder ähnlichem erzeugt wird. Von einem üJainreltank 9, der direkt an die Entfettungszone angeschlossen ist, wird die Emulsion mittels einer v/eiteren Pumpe 8^f zu dem obengenannten Sedimentations- und Lagerbehälter 7 gepuript, der als sog. "Ruheraum" dient. Durch nicht gezeigte Anordnungen wird yärme zugeführt, welche teilweise, wit oben schon gesagt, die Entfettung erleichtert und teil-

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weise die Abscheidung des Öles vom Wasserfördert. Im
Behälter 7 ist ein Ölabscheider 10 angeordnet, sowie
nicht gezeigte Niveauregulatioren mit Dosierungspumpen
für das Detergent, sowie Thermostaten und Filter. In
der' Zeichnung ist der Ölabscheider in seiner einfachsten Form gezeigt, nämlich als Scheidewand. Kenn große Reinheitsforderungen gestellt.werden oder für Emulsionen mit außerordentlich feinen Tropfen sowie bei außerordentlich stark eingeschränkten Flüssigkeitsvolumen, wird mit Vorteil ein Koaleszenzfilter angewandt, wobei- dieses mit dem "Ruheraum" kombiniert werden kann.

Die Zusatzmengen an Detergentien,- welche die die Erfindung kennzeichnenden Resultate ergeben, sind sehr gering, z.B. 0,05 $> des Volumens der gesamten Waschlösung. Die
Detergentien werden nach der Ölabscheidung regeneriert
und gehen daher nicht verloren, abgesehen von den geringen Mengen, die bei der Arbeit durch Spritzen oder durch das Band aus dem Prozeß entfernt werden. Das Volumen der Waschlösung macht erfindungsgemäß nur einen Bruchteil aus von dem Volumen, das bei der konventionellen Reinigung notwendig ist. T3s braucht nicht ausgetauscht zu werden und es ist
auch nicht notwendig, die chemische Zusammensetzung zu
kontrollieren. Die bei den konventionellen Methoden erforderlichen Spülwassermengen fallen weg. Die Vorrichtung wird dadurch relativ klein und raumsparend, was von entscheidender Bedeutung für die Planung oder die Aufstellung derselben in den dazu notwendigen Gebäuden ist. Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung haben den
Vorteil, daß kein Abwasser gebildet wird, so daß die Forderungen des Naturschutzes vollständig erfüllt sind. Bei den konventionellen Verfahren würde die Erfüllung dieser Naturschutzforderung einen hohen wirtschaftlichen und arbeitstechnischen Einsatz bedeuten. Der Preis der Waschlösung wird nicht durch den Zusatz der billigen Detergentien

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beeinflußt, d.h., die Waschlösung kostet genausoviel .wie gewöhnliches -Wasser im Gegensatz zu den konventionellen Verfahren, bei denen z.B. das Trichloräthylen wie auch die normal zug.es etaten Vaschmitte!mengen (3 5') einen hohen Preis ausmachen, der natürlich no,eh. dadurch erhöht wird, daß die ¥aschlösung in ihrer Qesamtheit sehr oft ausgewechselt werden muß.

Das vorstehende Beispiel soll die Erfindung erklären, nicht aber begrenzen.

Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die Ausgestaltung, werden, soweit sie gegenüber dem Stand der Technik einzeln oder in Kombination neu sind, als erfindungswesentlich beansprucht.

- Ansprüche -

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Claims

flächen cles Bandes dit;^:e Oberflä.chön uli. einer "vjso behandelt_? die aus Wasser plus eineia litstsr^eat als einem HLB-Wert von 10 und darüber besteht, v/olbei cl^eichzeitig kinetische Energie zugeführt v/ird, a.B. durch Schlagen oder Uinrührung, insbesondere durch Bürsten, Sprühen oder dgl. zur Bildung einer latilen ümulsion oder einer intimen Mischung von Verunreinirunden tit der Yiasehlösung, daß man die Emulsion oder die verunreinigte V/aschlösung in einem Ruheraum überfiilirt, in dem die Zufuhr der kinetischen Energie unterbunden ist unä wo die i.asserdetergentlösung sich von den Verunreinigungen scheidet und wobei zur Erleichterung der Trennung der der Regenerierung der Detergentlösung Wärme zugeführt wird und daß iaan nach Spülung mit reiner Detergentlösung schließlich den reinen Detergentlösungsfilm von den Oberflächen des auf diese Weise behandelten Bandes mechanisch entfernt.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur mechanischen Entfernung von Verunreinigungen und Deterrentlösuncsfilmen Abstreichwalzen angewandt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Detergentien mit einem HLB-Wert gleich oder größer 10 Detergentien"mit nichtionischem Charakter, z.B. Nonyl-phenol-ättjylenoxydaddukte oder ähnliche, oder Gruppen von anionischen und/oder kationischen Detergentien oder Kombinationen dieser Gruppen mit Detergentien der genannten nichtionischen Gruppe verwendet v/erden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Menge an Detergentien, die dem Wasser zugesetzt wird, zwischen 0,01 und 1 $ vorzugsweise 0,05 ^cp und 0,1 fo liegt.
5. Verfahren nach"Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülung mittels Sprühen oder Spritzen von reiner Waschlösung durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zerfall der Emulsion in einem Ruheraum vonstatten geht, der gleichzeitig als Sedimentations- und Lagerbehälter dient.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß es als geschlossener Kreisprozeß durchgeführt wird, ohne irgendwelche Abfälle, Abwässer oder sonstige Emissionen auf dem Boden, in Gewässern oder in der Luft zu hinterlassen.

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8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Waschlösung Wärme zugeführt wird und zwar sowohl Im Huheraum wie auch während des Arbeitsvorganges.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur im Ruheraum und im Verlaufe des gesamten Prozeßes zwischen 30 Ms 80 , vorzugsweise zwischen 50 und 70 , insbesondere "bei ca. 60 C liegt.
10. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zur Reinigung von bandförmigem Material, insbesondere von rostfreiem Stahl unter Beachtung der Naturschutzforderung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Lagertank (7) für die Waschlösung, welcher gleichzeitig als Sedimentationsbehälter und Ruheraum dient und mit.Abscheideorganen (10) sowie Einrichtungen zum Erwärmen versehen ist, sowie eine Pumpe (8), die die Waschlösung über Leitungen, Sprühanordnungen·(3, 5) zuführt, Abstreichwalzen (1, 6), Einrichtungen für die Zufuhr von Energie zur Waschlösung (4), vorzugsweise Bürsten, ein Sammelbehälter (9) sowie eine Pumpe (8·) mit dazugehöriger Leitung, über die die verunreinigte Waschlösung bzw. Emulsion zum Lagertank (7) zurückgepumpt wird.

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