DE3223603A1

DE3223603A1 - Fluoridfreie tieftemperatur-aluminium-reinigungskonzentrate-loesungen und -reinigungsverfahren

Info

Publication number: DE3223603A1
Application number: DE19823223603
Authority: DE
Inventors: David Yeats 18901 Doylestown Pa. Dollman
Original assignee: Amchem Products Inc
Current assignee: Henkel Corp
Priority date: 1981-06-24
Filing date: 1982-06-24
Publication date: 1983-01-13
Also published as: US4435223A; GB2100757B; IT1156374B; AT377539B; CA1182389A; ATA303377A; NO822109L; ES8305053A1; ATA242882A; AU8510682A; GB2100757A; NL8202516A; SE8203902L; ES513400A0; SE8203902D0; IT8267804A0; BR8203598A; FR2508481A1; KR840000639A; GR76510B

Description

PATE M:t. A:N WÄ-L t-f'-^:-

DR. A. VAN DER WERTH DR. FRANZ LEDERER R. F. MEYER-ROXLAU

DlPL-ING. (1934-1974) DIPL-CHEM. DIPL-ING.

-h -

Amchem Products, Inc. 8000 München 80

LUCILE-GRAHN-STRASSE 22

300 Brookside Avenue

Ambler, Pennsylvania 19002

^ÜSA 22. Juni 1982

1362A

Fluoridfreie Tieftemperatür-Aluminium-Reinigungskonζentrate-Lösungcn und -Reinigungsverfahren

Die Erfindung ist mit dem Reinigen der Oberflächen von aus Aluminium hergestellten Gegenständen befaßt - ein Begriff, der hier nicht nur reines Aluminium, sondern auch und insbesondere Aluminiumlegierungen, in denen Aluminium der überwiegende Bestandteil ist, umfassend verwendet wird.

Aus Aluminium hergestellte Behälter werden durch einen Zieh- und Formgebungsvorg.ang hergestellt, der gewöhnlich als Abstrecktiefziehen bezeichnet wird, was zur Abscheidung von Gleitmitteln und Schalungsölen auf den Oberflächen der so hergestellten Behälter führt. Ferner verbleiben auf den Behälteroberflächen restliche Aluminiumfeinteile (d.h. Feinteile aus Aluminium, die beim Formgebungsvorgang abgelöst oder anderweitig von der Oberfläche entfernt werden).

Die so hergestellten Behälter müssen dann einer weiteren Bearbeitung unterzogen werden, z.B. der Bildung chemischer Umwandlungsüberzüge auf ihnen und/oder der Aufbringung sanitäre Zwecke erfüllender Lacküberzüge - bevor aber eine solche weitere Bearbeitung erfolgen kann, müssen die Behälteroberflächen sauber und frei von Wasserdurchbrüchen sein (d.h. Wasser bildet auf der Oberfläche einen kontinuierlichen Film, der nicht zu Tröpfchen aufbricht), um zu gewähr-

leisten, daß irgendwelche Verunreinigungen, die noch auf der Oberfläche verbleiben könnten, die weitere Bearbeitung der Behälter nicht stören.

Mittel und Verfahren zum Reinigen von Aluminiumoberflächen bei relativ hohen Temperaturen sind seit langem bekannt ein typisches Beispiel für die mit der Hochtemperatur-Aluminiumreinigung befaßten zahlreichen Patentschriften ist die US-PS

3 635 826, aber solche Hochtemperatur-Mittel und -Verfahren werden jetzt wenig angewandt aufgrund der ständig steigenden Energiekosten.

Es gibt jedoch bekannte Mittel und Verfahren zum Reinigen von Aluminiumoberflächen bei verhältnismäßig tiefen Temperaturen, z.B. die in den US-Patentschriften 4 009 115, 4116 853 und

4 124 407 sowie der GB-PS 3 969 135 offenbarten, die sich alle auf Reinigungsmittel beziehen, die Schwefelsäure, Flußsäure oder ein Fluorid und ein Tensid enthalten.

Die derzeit handelsüblichen Mittel und Verfahren zum Reinigen von Aluminiumbehältern sind tatsächlich wässrige Schwefelsäurelösungen, die auch Flußsäure und ein oder mehrere Tenside enthalten. Sie sind recht wirksam und haben zahlreiche Vorteile; sie haben aber auch manche Nachteile. So vermögen z.B. Fluoridhaltige Mittel Ausrüstungen aus Eisenlegierung zu lösen, wie sie gewöhnlich in den Behälter-Reinigungsstraßen verwendet werden, sogar rostfreien Stahl; und darüberhinaus wirft die Beseitigung irgendwelcher Flußsäure oder anderer Fluoride, die in den verbrauchten Reinigungsbädern bleiben oder in das Spülwasser gelangen, Umweltprobleme auf.

Es wurde nun gefunden, daß bestimmte neue Lösungen und Verfahren erfolgreich und tatsächlich vorteilhaft zur Säurereinigung von Aluminiumoberflächen bei verhältnismäßig tiefen Temperaturen angewandt werden können.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine wässrige Reinigungslösung zum Reinigen der Oberflächen von Aluminiumgegenständen zur Verfügung gestellt, die etwa 4 bis etwa 24 g/l Schwefelsäure (berechnet als 100 % H₂SO.), etwa 3 bis etwa 22 g/l o-Phosphorsäure (berechnet als 100 % H₃PO₄) und etwa 0,1 bis etwa 7,5 g/l eines Tensids oder Tensidgemischs umfaßt.

Die erfindungsgemäßen Reinigungslösungen haben eine Reihe nützlicher Vorteile. Wie bereits angegeben, enthalten sie keine Fluoride und sind daher frei von Problemen, zu denen Handhabung, Angriff von Metallausrüstung und Beseitigung gehören, die fluoridhaltige Lösungen in Schwierigkeiten bringen. Dennoch können diese fluoridfreien Lösungen erfolgreich bei der Reinigung von Aluminiumoberflächen bei verhältnismäßig tiefen Temperaturen, sogar bis herab zu etwa 32°C (90⁰F) und normalerweise im Bereich von etwa 46 bis 6O⁰C (115 bis 140 F) eingesetzt werden. Somit führt die Verwendung solcher Lösungen zu Brennstoffeinsparung und verringerten Betriebskosten. Darüberhinaus bietet die Verwendung der erfindungsgemäßen Lösung Aluminiumoberflächen mit ungewöhnlich hohem Glanz, was ein deutlicher Vorteil für bestimmte Verbraucher ist, die jedes reifartige Aussehen vermeiden wollen, das durch ihre Etikettierung auf Behältern hindurchscheint. Dieser überlegene Glanz resultiert aus der Tatsache, daß die erfindungsgemäßen fluoridfreien Lösungen eine geringere Auflösungsgeschwindigkeit im Vergleich mit fluoridhaltigen herkömmlichen Mitteln zeigen. Ferner führen die erfindungsgemäßen Lösungen zur Produktion von Aluminiumdosen, die von einer Verfleckung der Kappe frei sind, und doch haben sie ein ausgezeichnetes Vermögen zur Entfernung von Gleitöl von der Dosenoberfläche, was zu Aluminiumbehältern führt, die frei von Wasserdurchbrechungen sind und sich somit besser für nachfolgende Bearbeitung eignen.

Die Lösung enthält bevorzugt etwa 6 bis etwa 15 g/l Schwefelsäure .

Was die o-Phosphorsäure betrifft, so können die Lösungen, wenngleich sie erfolgreich verwendet werden können, zumindest unter gewissen Umständen, wenn sie in Konzentrationen bis herab zu 3 g/l enthalten ist, nicht zuverlässig zufriedenstellende Ergebnisse bei allen üblichen Bandgeschwindigkeiten und Betriebstemperaturen erbringen, es sei denn, die Konzentration der o-Phosphorsäure ist zumindest etwa 9 g/l. Um eine kommerziell brauchbare Reinigungslösung zur Verfügung zu stellen, die über den breiten Bereich von Betriebsbedigungen verwendet werden kann, wie hier angegeben, ist daher sehr zu empfehlen, daß die Konzentration der o-Phosphorsäure wenigstens etwa 9 g pro 1 beträgt, vorzugsweise im Bereich von 10 bis etwa 20 g/l ist.

Die in der erfindungsgemäßen Reinigungslösung verwendeten Tenside können anionische, nichtionische oder kationische Tenside oder Gemische von diesen sein, mit dem üblichen Vorbehalt, daß kationische und anionische Tenside nicht gleichzeitig zugegen sein können. Bevorzugt werden anionische und nichtionische Tenside, insbesondere letztere, eingesetzt.

Es gibt natürlich eine große Zahl handelsüblicher Tenside, die in den erfindungsgemäßen Lösungen verwendet werden können,und lediglich zum Zwecke der Veranschaulichung sind nachfolgend einige, die sich als funktionsfähig erwiesen haben, aufgeführt:

1) Ein nichtionisches Tensid, vermutlich ein modifizierter oxyei-hylj erter , gorndkotLi <jor Alkohol, vertrieben linier der Hiincleliäbe·/'·! HiMHMfJ I'I u ι .ι I ,ic RA-K) der HAS!·' Wy.imlol I e Corp.

2) Kj η η i Hi L ion i ucIküj Teiiuid, vermutlich ein Jiiodi f izierLer oxyethylierter, geradkettiger Alkohol, vertrieben unter der Handelsbezeichnung Plurafac D-25 der BASF Wyandotte Corp.

-ff-

3) Ein nichtionisches Tensid, vermutlich ein Octylphenoxypolyethoxyethanol, vertrieben unter der Handelsbezeichnung Triton X-102 der Rohm & Haas Co.

4) Ein nichtionisches Tensid, vermutlich ein ethoxyliertes Abietinsäure-Derivat mit etwa 15 Mol Ethoxylierung, vertrieben unter der Handelsbezeichnung Surfactant AR 150 der Hercules Inc.

5) Ein nichtionisches Tcnsid, vermutlich ein Alkylphenoxypoly-(ethylenoxy)-ethanol, vertrieben unter der Handelsbezeichnung Igepal CA-630 der GAF Corp.

6) Ein nichtionisches Tensid, vermutlich ein modifizierter polyethoxylierter geradkettiger Alkohol, vertrieben unter der Handelsbezeichnung Triton DF-16 der Rohm & Haas Co.

7) Ein nichtionisches Tensid, vermutlich ein modifizierter polyethoxylierter geradkettiger Alkohol, vertrieben unter der Handelsbezeichnung Polytergent S-5O5LF der Olin Corp.

8) Ein nichtionisches Tensid, vermutlich ein alkylpolyethoxylierter Ether, vertrieben unter der Handelsbezeichnung Surfonic LF-17 der Jefferson Chemical Co.

9) Ein nichtionisches Tensid, vermutlich ein Alkylpoly-(ethylenoxy)-ethanol, vertrieben unter der Handelsbezeichnung Antarox BL-330 der GAF Corp.

10) Ein nichtionisches Tensid, vermutlich ein Alkylarylpolyether mit einer Kohlenstoffkette von etwa 14 Kohlenstoffatomen und etwa 16 Mol Ethoxylierung, vertrieben unter der Handelsbezeichnung Triton CF-10 der Rohm & Haas. Co.

11) Ein nichtionisches Tensid, vermutlich ein Kondensat, das nur Ethylenoxid- und Propylenoxidketten enthält, vertrieben unter der Handelsbezeichnung Pluronic LO 61 der BASF Wyandotte Ine.

12) Ein nichtionisches Tensid, vermutlich ein Alkylpoly-

(ethylenoxy)-ethanol, vertrieben unter der Handelsbezeichnung Antarox LF-330 der GAF Corp.

13) Ein nichtionisches Tensid, vermutlich ein Abietinsäureester, der etwa 14 bis 16 Mol Ethoxylierung enthält, vertrieben unter der Handelsbezeichnung Pegosperse 700-TO der Glyco Chemicals Inc.

14) Ein nichtionisches Tensid, vermutlich ein Alkylpolyether, vertrieben unter der Handelsbezeichnung Trycol LF-1 der Emery Industries Inc.

15) Ein nichtionisches Tensid, vermutlich ein Polyoxyethylenester gemischter Fettsäuren und Harzsäuren, vertrieben unter der Handelsbezeichnung Renex 20 der I.C.I. United States, Inc.

16) Ein nichtionisches Tensid, vermutlich ein Alkyloxy-(polyethylenoxypropylenoxyiso-propanol) mit einem Molekulargewicht von etwa 706, vertrieben unter der Handelsbezeichnung MIN-FOAM 1X der Union Carbide Corporation.

17) Ein nichtionisches Tensid, vermutlich Natrium-2-ethylhexylsulfat, vertrieben unter der Handelsbezeichnung Tergitol Anionic-08 der Union Carbide Corporation.

18) Ein nichtionisches Tensid, vermutlich Natrium-2-butoxyethoxyacetat, vertrieben unter der Handelsbezeichnung Mirawet B der Miranol Chemical Co.

Vorzugsweise sind das in den erfindungsgemäßen Lösungen eingesetzte Tensid oder Gemisch von Tensiden solche mit hoher Reinigungskraft und/oder geringem Schäumen.

Beispiele für Tenside mit hoher Reinigungskraft, die sich zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Lösungen eignen, sind die mit den Ziffern 1 bis 5 der obigen Aufstellung. Doch können zweifellos auch andere verwendet werden. Wenn auch nicht notwendigerweise darauf beschränkt, können Tenside mit hoher Reinigungsleistung zur Verwendung gemäß der Erfindung als solche definiert werden, die ein mindestens 90 %iges Ergebnis auf rostfreiem Stahl beim Reinigungstest harter Oberfläche ergeben (M.N. Fineman, ASTM Bulletin No. 192, S. 49-55, Sept. 1953)

Beispiele für wenig schäumende Tenside, die sich zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Lösungen eignen, sind solche, die in der obigen Aufstellung mit den Ziffern 6 bis 12 bezeichnet sind. Doch können zweifellos auch andere verwendet werden. Wenngleich nicht notwendigerweise darauf beschränkt, können wenig schäumende Tenside für erfindungsgemäße Verwendung als solche definiert werden, die weniger als 20 mm Schaum nach 5 min Stehen beim wohlbekannten Ross-Miles-Schaumtest bei 50°C ergeben.

Um die erwünschte Kombination hoher Reinigungskraft und geringer Schäumeigenschaften in erfindungsgemäßen Lösungen zu erzielen, ist es gewöhnlich am meisten angebracht, ein Gemisch von Tensiden mit den jeweiligen Eigenschaften einzusetzen. Somit ist es ein stark bevorzugtes Merkmal der Erfindung, wenn das in der Lösung vorhandene Tensid ein Gemisch von etwa 0,25 bis 1,0 g/l eines Tensids mit hoher Reinigungsleistung in Verbindung mit etwa 0,25 bis 1,0 g/l eines wenig schäumenden Tensids ist.

Wünschenswert ist, daß die Lösung etwa 0,40 bis etwa 0,80 g/l des Tensids mit hoher Reinigungsleistung enthält; dieses kann

vorteilhaft ein ethoxyliertes Abietinsäurederivat mit etwa 15 Mol Ethoxylierung sein.

Ebenso ist es auch wünschenswert, daß die Lösung etwa 0,40 bis 0,75 g/l des wenig schäumenden Tensids enthält; dieses kann vorteilhaft ein alkylpolyethoxylierter Ether sein.

Wenn die Wahl des Tensids auf ein solches fällt, das allein beide Kriterien, also hohe Reinigungsleistung und geringes Schäumen, erfüllt, dann kann ein solches Tensid allein zugegen sein und dann vorzugsweise in einer Konzentration im Bereich von etwa 0,5 bis 2,0 g/l.

Obwohl sonst hier die Mengen und Konzentrationen an Schwefelsäure und Phosphorsäure für die erfindungesgemäßen wässrigen Reinigungslösungen als 100 % Säure berechnet (und gewöhnlich angegeben) sind, ist natürlich klar, daß es in der Praxis oft bequemer oder wirtschaftlicher sein kann, diese Säuren in die Lösungen (oder die später erwähnten Konzentrate) in einer ihrer üblichen unreinen Handelsformen einzubeziehen, wie z.B. Schwefelsäure mit einer Dichte von 1,843 (66° Baume) und 75%ige H₃PO₄.

Die erfindungsgemäßen Reinigungslösungen können am bequemsten aus einem Konzentrat hergestellt werden, das die Bestandteile enthält und leichter gelagert oder versandt werden kann, das aber vor seiner Verwendung mit Wasser in gewünschtem Umfang verdünnt werden kann. Solche Konzentrate, die Teil der Erfindung sind, enthalten daher die hier angegebenen Bestandteile in konzentrierter wässrigen Lösung, wobei jeder Bestandteil im Konzentrat in absoluten und relativen Mengen vorliegt, die zur Herstellung der angegebenen Konzentrationen in den Reinigungslösungen reichen, die sich ergeben, wenn das Konzentrat mit einer spezifizierten, kontrollierten und geeigneten Menge Wasser verdünnt wird - diese absoluten und

-A-

relativen Mengen der verschiedenen Bestandteile im Konzentrat sind aufgrund der hier gegebenen Formationen leicht zu errechnen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden daher auch lagerbeständige Konzentrate zur Verfügung gestellt, die nach geeigneter Verdünnung mit Wasser fluoridfreie Tieftemperatur-Aluminium-Reinigungslösungen zu bilden vermögen und mehr als 24 g/l Schwefelsäure (berechnet als 100 % H₂SO₄), 0,125 bis 5,5 Gew.-Teile o-Phosphorsäure (berechnet als 100 % H^PO.) pro Gew.-Teil Schwefelsäure und 0,004 bis 1,875 Gew.-Teile eines Tensids oder Gemischs von Tensiden pro Gew.-Teil Schwefelsäure enthalten.

Die erfindungsgemäßen Konzentrate sind über einen weiten Temperaturbereich stabil und können somit selbst unter extremen Winter- und Sommertemperaturen gelagert und versandt werden. Ferner können die erfindungsgemäßen Konzentrate alle Bestandteile enthalten, die zur Bildung der Reinigungslösung nötig sind, im Gegensatz zu den fluoridhaltigen Reinigungslösungen der derzeit verwendeten Art, bei denen das Einbeziehen der Flußsäure in das Konzentrat unpraktisch ist und denen die Flußsäurekomponente daher gewöhnlich getrennt unter gesteuerten Dosierbedingungen zu dem Zeitpunkt zugesetzt werden muß, wenn die Reinigungslösung hergestellt wird, wobei diese gesonderte Stufe zu den Schwierigkeiten der Herstellung der Reinigungslösung beiträgt.

Die bevorzugten Parameter der erfindungsgemäßen Konzentrate können direkt aus den bevorzugten Parametern der Reinigungslösung selbst, wie bereits offenbart, errechnet werden. In der am meisten bevorzugten Form enthalten die Konzentrate 0,750 bis 0,917 Gew.-Teile o-Phosphorsäure pro Gew.-Teil Schwefelsäure und 0,025 bis 0,313 Gew.-Teile Tensid(e) pro Gew.-Teil Schwefelsäure.

-μ -

Die Konzentrate enthalten normalerweise Konzentrationen aller Bestandteile, die ein Vielfaches größer sind als in den Reinigungslösungen - und wie sich aus den späteren erfindungsgemäßen Arbeitsbeispielen ergibt, sollten diese Konzentrate vorzugsweise wenigstens etwa 230 g pro 1 Schwefelsäure mit entsprechenden Konzentrationen der anderen angegebenen Bestandteile enthalten.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden auch Verfahren zum Reinigen der Oberflächen eines Aluminiumgegenstands zur Verfügung gestellt, bei denen die Oberfläche zuerst mit der hier offenbarten wässrigen Reinigungslösung bei einer Temperatur von wenigstens etwa 32°C (90⁰F) ausreichend lange zum Reinigen der Oberfläche des Gegenstands zusammengebracht und dann zum Entfernen der Reinigungslösung gespült wird.

Die Aluminiumoberfläche wird vorzugsweise mit der wässrigen Reinigungslösung durch Aufsprühen zusammengebracht. Für die meisten Zwecke ist es am besten, wenn die Reinigungslösung bei einer Temperatur im Bereich von etwa 46 bis 60°C (etwa 115 bis 140 F) gehalten wird. Die Kontaktzeit kann jede zur Erzielung des gewünschten Effekts nötige sein, liegt aber normalerweise im Bereich von 10 s bis 2 min und vorzugsweise im Bereich von 30 s bis zu 1 min. Das Verfahren kann auf jedem Aluminiumgegenstand angewandt werden, ist aber speziell für das Reinigen von abstrecktiefgezogenen Aluminiumdosen entwickelt worden.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß während der Durchführung des Verfahrens im Reinigungsbad keine Schlammbildung auftritt, da die verwendeten Reinigungslösungen das gelöste Aluminium in Lösung halten, und es bilden sich auch in den Spülwasserbehältern keine Niederschläge, was die Probleme der Verzunderung beseitigt, die häufig auftreten, wenn herkömmliche Mittel verwendet werden.

Nach dem Reinigungsschritt müssen die Aluminiumoberflächen mit Wasser gespült werden, um die Reinigungslösung zu entfernen. Normalerweise wird dann die Aluminiumoberfläche mit Umwandlungsüberzug-Lösungen und/oder Trockenfirnissen (auf dem Fachgebiet gut bekannt) behandelt. Auch ist es erwähnenswert, daß es vor dem Reinigungsverfahren zuweilen von Vorteil ist, die Aluminiumoberflächen mit Wasser zu spülen, um die Menge an Verunreinigungen zu verringern, die sonst während des Verfahrens in die Reinigungslösung gelangen würde.

Die Erfindung umfaßt natürlich auch jeden Aluminiumgegenstand, der nach dem hier offenbarten Verfahren gereinigt worden ist.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese nun im einzelnen, wenngleich nur zur Veranschaulichung, in den folgenden Beispielen beschrieben:

Beispiel

Stufe A - Herstellung von Konzentrat

1 1 eines wässrigen Konzentrats wurde durch Zusammenmischen der folgenden Bestandteile in den nachfolgend angegebenen Mengen hergestellt:

Bestandteil H₃SO₄ (Dichte 1,843 bzw. 66° Baume) H₃PO₄ (75%) Tensid AR-150

Surfonic LF-17

Wasser zu

Das anfallende Konzentrat war klar und stabil.

Menge	,9	g
243	g
708	,3	g
20	,0	g
13	1
1

-A"

Stufe B - Herstellung von Reinigungslösung

Das wie in der obigen Stufe A beschrieben hergestellte Konzentrat wurde zu Wasser in einem Verhältnis von 3 % Konzentrat/97 % Wasser gegeben und die anfallende Lösung gerührt, um sie gleichförmig zu machen.

Die anfallende Reinigungslösung hatte folgende Zusammensetzung:

Bestandteil
H₂SO₄ (100 %) H₃PO₄ (100 %) Tensid AR-150 Surfonic LF-17

Stufe C - Reinigung von Aluminiumdosen

Bei dieser Arbeitsweise wurde die nachfolgend angegebene Anzahl von Aluminiumdosen verwendet, jede zu einem einstückigen Behälter aus Aluminiumblech der Legierung 3004 gezogen und mit Schalungsölen bedeckt. Erwähnt sei, daß die Aluminiumlegierung 3004 die Nennzusammensetzung 1,2 % Mn, 1,0 % Mg, Rest Al und normale Verunreinigungen, hat.

Test 1

Eine Serie von 5 Dosen wurde als Testproben eingesetzt und jede Dose wie folgt behandelt:

a) 20 s mit der wie in der obigen Stufe B beschrieben hergestellten Reinigungslösung, bei einer Temperatur von etwa 54°C (130°F) gehalten, besprüht, dann

b) mit Wasser durch Eintauchen in kaltes Wasser für 30 s gespült und schließlich

c) 30 s stehengelassen, worauf die Dosen auf Erscheinungsbild

und Wasserdurchbrechungen untersucht wurden; alle zeigten einen sehr hohen Glanz ohne reifartiges Aussehen, und alle eigneten sich zur weiteren kommerziellen Verarbeitung.

Die Dosen wurden auch vor und nach dem Test gewogen, und es wurde gefunden, daß sie jeweils einen durchschnittlichen Gewichtsverlust von 5,5 mg hatten, was die Aluminiummenge bedeutet, die aus den Oberflächen einer jeden Dose herausgelöst

2 wurde, die jeweils eine Gesamtoberfläche von etwa 774 cm

(120 Zoll²) hatten.

Test 2

Weitere 5 Dosen wurden der gleichen Arbeitsweise wie beim Test 1 unterworfen, mit der Ausnahme, daß die Sprühzeit in Stufe a) 40 s betrug. Die erzielten Ergebnisse waren identisch mit denen des Tests 1, mit der Ausnahme, daß durchschnittlich 6,2 mg Aluminium von den Dosenoberflächen gelöst worden waren.

Test 3

Weitere 5 Dosen wurden der gleichen Arbeitsweise wie im Test 1 unterzogen, mit der Ausnahme, daß die Sprühzeit in Stufe a) 60 s betrug. Die erzielten Ergebnisse waren identisch mit denen des Tests 1, mit der Ausnahme, daß durchschnittlich 11,2 mg Aluminium von den Oberflächen jeder Dose gelöst worden waren.

Beispiel II

Stufe A - Herstellung von Konzentrat

Ein Konzentrat wurde in genau der gleichen Weise wie in Stufe A des Beispiels I hergestellt.

Stufe B - Herstellung von Reinigungslösung

Das wie oben hergestellte Konzentrat wurde zu Wasser in einem Verhältnis von 4 % Konzentrat/96 % Wasser gegeben und die anfallende Lösung gerührt, um sie gleichförmig zu machen.

Die anfallende Reinigungslösung hatte folgende Zusammensetzung:

Bestandteile Konzentration

H₂SO₄ (100 %) 9,37 g/l

H₃PO₄ (100 %) 21,25 g/l

Tensid AR-150 "0,81 g/l

Surfonic LF-17 0,52 g/l

Stufe C - Reinigung von Aluminiumdosen

Eine Serie von Aluminiumdosen wurde mit der wie in der obigen Stufe B beschrieben hergestellten Reinigungslösung in genau der gleichen Weise behandelt, wie in den jeweiligen Tests 1 , 2 und 3 des Beispiels I.

Bei der Prüfung der behandelten Dosen wurde gefunden, daß sie völlig frei von Wasserdurchbrechungen waren, und sie hatten einen sehr hohen Glanz ohne reifartiges Aussehen. Die so behandelten Dosen eigneten sich für weitere kommerzielle Bearbeitung.

Wiegen der Dosen vor und nach jedem der Tests zeigte folgende Durchschnittsergebnisse der Aluminiumauflösung:

Test Sprühzeit Aluminiumauflösung

1 20 s . 6,1 mg

2 40 s 8,0 mg

3 60 s 11,1 mg

Beispiel III

Stufe X - Herstellung von Reinigungslösung

Ein Reinigungsbad von industriellem Ausmaß wurde hergestellt, das etwa 3785 1 (1OOO US-gal.) einer Reinigungslösung folgender Zusammensetzung enthielt:

Bestandteil Konzentration

H₃SO₄ (Dichte 1,84 3 bzw. 66° Baume) 12,4 g/l H₃PO₄ (75 %) 13,6 g/l

Tensid AR-150 0,82 g/l

Surfonic LF-17 0,52 g/l

Stufe Y - Reinigung von Aluminiumdosen

1.000 Aluininiumdosen aus Legierung 3004 (s.o.) zu einstückigen Behältern gezogen und mit Schalungsölen bedeckt, wurden durch eine Reinigungsstraße industriellen Maßstabs unter Anwendung der folgenden Arbeitsweise geführt:

a) 22 s mit der obigen, bei etwa 58 C (136 F) gehaltenen Reinigungslösung besprüht, und

b) mit kaltem Wasser durch 10 s Sprühen gespült.

Stufe Z - Weiterverarbeitung der gereinigten Dosen

Beim Verlassen der Spülstufe b) wurden die Dosen wie bei normaler kommerzieller Bearbeitung anschließend

c) mit einer Standardlösung für Umwandlungsüberzug (siehe Anmerkung unten) bei einer Temperatur von etwa 38⁰C (100 F) etwa 20 s besprüht, um auf den Dosen einen Phosphatumwandlungsüberzug abzuscheiden,

d) mit kaltem Wasser durch 10 s Sprühen gespült,

e) durch 10 s Sprühen mit entionisiertem Wasser gespült,

f) in einem Ofen bei etwa 149°C (300⁰F) getrocknet und dann

g) auf der Außenseite bedruckt (markiert) und auf der Innenseite lackiert.

(Anmerkung: Die verwendete Lösung für chemischen Umwandlungsüberzug war die als Alodine 404 bekannte (in den Vereinigten Staaten von der Amchem Products, Inc., erhältlich), in einer Konzentration von 2 Vol.-% verwendet).

Proben der so bearbeiteten Dosen wurden durch einen industriellen Standard-Adhäsions-Detergens-Test als TR-4-Test bekannt, getestet,und alle getesteten Dosen bestanden diesen Test, was ihre Eignung für kommerzielle Zwecke belegt.

Ferner hatten die Dosen ein helles Aussehen mit hohem Glanz und kein reifartiges Aussehen trat durch die Beschriftung hindurch auf.

Beispiel IV

Eine Reinigungslösung wurde hergestellt und eingesetzt, um aus Aluminiumlegierung 3004 (s.o.) gebildete Dosen in einer Weise ähnlich der des obigen Beispiels 1, ausgenommen wie nachfolgend angegeben, zu behandeln.

Die eingesetzte Reinigungslösung hatte folgende Zusammensetzung:

-lo -

Bestandteil Konzentration

H₂SO₄ (100 %) 4,39 g/l

H₃PO₄ (100 %) 15,94 g/l

Plurafac D-25 0,61 g/l

Triton DF-16 0,39 g/l

Die mit Schalungsölen bedeckten Aluminiumdosen wurden unter Anwendung der nachfolgend angegebenen Sprühzeiten und Temperaturen für die Reinigungslösung (Stufe a) in Beispiel I behandelt, in jedem Fall begleitet von der angegebenen Aluminiumauflösung.

Sprühzeit	Sprühtemperatür	(54°C)	Aluminiumauflösung
20 s	130°F	(54°C)	5,87 mg
60 s	130°F	(60°C)	10,07 mg
20 s	140°F	(60°C)	6,97 mg
60 s	140°F	12,20 mg

Die Prüfung zeigte, daß die Dosen völlig frei von Wasserdurchbrechungen bei hohem Glanz und ohne reifartiges Aussehen waren. Sie eigneten sich für kommerzielle Weiterverarbeitung.

Claims

Patentansprüche

1. Lagerbeständiges Konzentrat, das nach geeigneter Verdünnung mit Wasser eine fluoridfreie Tieftemperatur-Äluminiuin-Reinigungslösung zu bilden vermag und eine wässrige Lösung mit mehr als 24 g/l Schwefelsäure (berechnet als 100 % H SO.), 0,125 bis 5,5 Gew.-Teilen o-Phosphorsäure (berechnet als 100 % H₃PO₄) pro Gew.-Teil Schwefelsäure und 0,004 bis 1,875 Gew.-Teilen eines Tensids oder eines Gemischsvon Tensiden pro Gew.-Teil Schwefelsäure ist.

2. Konzentrat nach Anspruch 1, das 0,750 bis 0,917 Gew.-Teile o-Phosphorsäure pro Gew.-Teil Schwefelsäure und 0,025 bis 0,313 Gew.-Teile Tensid(e) pro Gew.-Teil Schwefelsäure enthält.

3. Konzentrat nach Anspruch 1 oder 2, das wenigstens 230 g/l Schwefelsäure enthält.

4. Wässrige Reinigungslösung zum Reinigen der Oberflächen von Aluminiumgogonständen, die etwa 4 bis etwa 24 g/l Schwefelsäure (berechnet als 100 % H₃SO ), etwa 3 bis

etwa 22 g/l o-Phosphorsäure (berechnet als 100 % H₃PO₄) und etwa 0,1 bis etwa 7,5 g/l eines Tensids oder eines Gemischs von Tensiden umfaßt.

5. Lösung nach Anspruch 4, die etwa 6 bis etwa 15 g/l Schwefelsäure enthält.

6. Lösung nach Anspruch 4 oder 5, die wenigstens etwa 9 g/l o-Phosphorsäure enthält.

7. Lösung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, die etwa 10 bis etwa 20 g o-Phosphorsäure enthält.

8. Lösung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, in der das Tensid ein Gemisch von etwa 0,25 bis 1,0 g/l eines Tensids mit hoher Reinigungsleistung und etwa 0,25 bis etwa 1,0 g/l eines wenig schäumenden Tensids ist.

9. Lösung nach Anspruch 8, die etwa 0,40 bis etwa 0,80 g/l des Tensids mit hoher Reinigungsleistung enthält.

10. Lösung nach Anspruch 8 oder 9, in der das Tensid mit hoher Reinigungsleistung ein ethoxyliertes Abietinsäurederivat mit etwa 15 Mol Ethoxylierung ist oder einschließt.

11. Lösung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, die etwa 0,40 bis etwa 0,75 g/l des wenig schäumenden Tensids enthält.

12. Lösung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, in der das wenig schäumende Tensid ein alkylpolyethoxylierter Ether ist oder einen solchen einschließt.

13. Lösung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, in der das Tensid ein Tensid sowohl hoher Reinigungsleistung als auch geringer Schäumkraft ist und in einer Konzentration im

Bereich von etwa 0,5 bis etwa 2 g/l zugegen ist.

14. Lösung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, in der das Tensid hoher Reinigungsleistung ein solches ist, das ein Ergebnis von wenigstens 90 % beim Reinigungstest harter Oberflächen auf rostfreiem Stahl ergibt.

15. Lösung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, in der das wenig schäumende Tensid ein solches ist, das weniger als 20 mm Schaum nach 5 min Stehen· beim Ross-Miles-Schaumtest bei 50°C hat.

16. Verfahren zum Reinigen der Oberflächen eines Aluminiumgegenstands, bei dem die Oberfläche zuerst mit der wässrigen Reinigungslösung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 15 bei einer Temperatur von wenigstens etwa 32°C (90°F) ausreichend lange zum Reinigen der Oberfläche des Gegenstands zusammengebracht und darauf zum Entfernen der Reinigungslösung gespült wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die Aluminiumoberfläche mit der wässrigen Reinigungslösung durch Aufsprühen in Berührung gebracht wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, bei dem die Reinigungslösung bei einer Temperatur im Bereich von etwa 46 bis 60⁰C (115 bis 140⁰F) gehalten wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei dem die Kontaktzeit im Bereich von 10 s bis 2 min liegt.

20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem die Kontaktzeit im Bereich von 30 s bis zu 1 min liegt.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, bei dem der Gegenstand eine abstrecktiefgezogene Aluminiumdose ist.