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Kaltreiniger auf Lösungsmittelbasis
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Die Erfindung betrifft einen neuen Kaltreiniger auf Lösungsmittelbasis
der dadurch gekennzeichnet ist, daß er aus einem Gemisch von Perchloräthylen, Methylenchlorid,
Trichloräthylen und Testbenzin 135/185 besteht und eine Stabilisatorenmischung aus
Diisobutylen, Dioxan, Methanol, Butylglycidäther, Äthylacetat und 1,2-Butylenoxid
enthält.
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Der erfindungsgemäße Kaltreiniger eignet sich insbesondere zur Reinigung
und Entfettung von Metallen in kaltem Zustand (2a bis 30°C).
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Zum Stand der Technik ist zunächst die deutsche Patentschrift 1 546
103 zu nennen, die einen aus mehreren chlorierten Lösemitteln, einem Benzin und
einem Stabilisator bestehenden Kaltreiniger beschreibt, der insbesondere 1 91 91
Trichloräthan enthält Es ist aus der praktischen Anwendung der chlorierten Lösemittel
insbesondere bei den Kalten@fettungsmitteln bekannt geworden, daß 1,1,1-Trichloräthan
unter den chlorierten Lösemitteln die geringste Lösekraft gegenüber Korrosionsschutzölen
- Fetten und -Wachsen aufweist, Dies wird durch den folgenden Versuch dokumentiert:
Ein Korrosionsschutzmittel bestehend aus einem Spindelö Lanolingemisch im Verhältnis
2 : 1 wurde in einer Schichtstärke von ca. 100 µ auf Glasplatten aufgetragen9 die
nach einer Trockenzeit n von 24 Stunden 60 Sekunden lang in Lösemittel eingetaucht
und sodann durch Rückwägung das Ablösevermögen ermittelt.
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Es wurden hierbei die folgenden Werte festgestellt: Methylenchlorid
abgelöste Menge 100 % Trichloräthylen abgelöste Menge 92 % Perchloräthylen abgelöste
Menge 76 % 1,1,1-Trichloräthan abgelöste Menge 65% Testbenzin Siedebereich 135/185
abgelöste Menge 37 % Aus dieser tabellarischen Aufstellung ist klar ersicht7ichX
daß unter den chlorierten Kohlenwasserstoffen das 1s191-Trichloräthan das geringste
Lösevermögen aufweist. Daneben hat dieser Stoff den zusätzlichen Nachteil, nur sehr
schwer stabilisierbar zu sein9 wobei der Anteil an Stabilisatoren in der Größenordnung
von 4 bis 8 % liegen muß.
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Die Empfindlichkeit des 1,1,1-Trichloräthans gegenüber Wasser und
die bei Berührung mit Wasser resultierende schnelle Zersetzung ist ebenfalls in
der praktischen Anwendung bekannt geworden, so daß es mittlerweile zur Regel wurde,
daß 1,1,1-Trichloräthan nicht zur Reinigung und Entfettung von Metallen bzw. Metallteilen
einzusetzen, die zuvor mit Bohr-und Schneidölemulsionen bearbeitet wurden.
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Auch die Rückgewinnung von 1,1,1-Trichloräthan mittels Wasserdampfdestillation
ist kritisch, wobei die Gefahr der Zersetzung relativ groß ist; gleiches gilt für
Gemische die 1,1 , 1-Trichloräthan enthalten.
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Es liegt daher vorliegender Erfindung dt Aufgabe zugrunde, einen Kaltreiniger
für die industrielle Anwendung zu schaffen, der
a) das zuvor als
kritisch beschriebene 1,1,1-Trichloräthan nicht enthält, b) in seiner Reinigungswirkung
dem in der deutschen Patentschrift 1 546 103 beschriebenen Gemisch überlegen ist,
c) auch für die Reinigung und Entfettung von Aluminium eingesetzt werden kann, ohne
daß unter ungünstigen Bedingungen z. B. durch eine Polykondensation und Dechlorierung
der Chlorkohlenwasserstoffe eine Friedel-Craft's-Reaktion eintritt, was eine gefährliche
Zersetzungsreaktion bedeutet.
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Es wurde nun überraschender Weise gefunden, daß ein Gemisch aus Perchloräthylen,
Methylenchlorid, Trichloräthylen und Testbenzin 135/185 ein sehr gutes Lösevermögen
besitzt.
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Eine bevorzugte Ausführungsform dieses erfindungsgemäßen Gemisches
besteht aus 35 Volumenprozent Perchloräthylen, 25 Volumenprozent Methylenchlorid,
20 Volumenprozent Trichloräthylen und 20 Volumenprozent Testbenzin 135/ 185.
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Unter Anwendung des bereits zuvor für die Einzelstoffe beschriebenen
Tests zur Ermittlung des Ablösevermögens, wurden folgende Werte ermittelt: Methylenchlorid:
100 % abgelöste Substanz erfindungsgemäßes Gemisch: 100 % abgelöste Substanz Es
zeigte sich in diesem Test, daß das erfindungsgemäße Gemisch mit Ausnahme von Methylenchlorid
hinsichtlich seines Lösevermögens den sonstigen Inhaltsstoffen deutlich überlegen
ist. Auch hinsichtlich der Anwendung ergeben sich wirtschaftliche Vorteile. weil
das
erfindungsgemäße Gemisch eine der praktischen Anwendung angepaßte Verdunstungszahl
von 11 hat, somit in der Lage ist' auf die zu lösenden Stoffe ausreichend lange
einwirken zu können, ohne die anschließend gewünschte Trocknung für den betrieblichen
Ablauf störend zu verzögern.
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Die Reinigungswirkung gegenüber dem Lösemittelgemisch gemäß Patentschrift
1 546 103 ist.deutlich besser.
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Unter Anwendung der zuvor für das Lösevermögen angewandten Testmethode
wurden folgende Werte ermittelt: Erfindungsgemäßes Gemisch abgelöste Substanz in
60 Sek.: 100 %.
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Gemisch gemäß deutschen Patent 1 546 103 abgelöste Substanz in 60
Sek.: 85 %.
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Diese Testmethode wurde sodann nochmals verschärft, d. h. es wurden
Stahlstreifen in der Größe 20 x 2 cm in ein Langzeitkonservierungswachs eingetaucht
und 24 Stunden bei Raumtemperatur getrocknet. Danach wurden die Prüflinge in das
erfindungsgemaße Gemisch und das Gemisch gemäß deutscher Patentschrift 1 546 103
fünf Minuten eingetaucht. Nach der Herausnahme der Prüflinge und einer Tro¢kenzqit
von 6 Stunden wurden die noch vorhandenen Rückstände gewichtsmäßig ermittelt, wobei
die folgenden Ergebnissen erhalten wurden: Erfindungsgemäßes Gemisch: verbliebener
Rückstand: 1 ffi Gemisch gemäß deutschen Patent 1 546 103 verbliebener Rückstand:
10
Dieser Test wurde mit jeweils neu präparierten Prüflingen 5mal
wiederholt, wobei stets die gleichen Resultate ermittelt wurden.
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Aus diesen Versuchsreihen wird insgesamt bestätigt, daß das erfindungsgemäße
Gemisch einem Kaltreiniger, der u. a. 1,1,1-Trichloräthan enthält, hinsichtlich
seiner Lösekraft überlegen ist und somit ein wirtschaftliches , weil schnelleres
Reinigen in der industriellen Fertigung erlaubt.
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In der Industrie werden Kaltreiniger nicht nur für die Reinigung und
Entfettung von Eisen und Stahl, sondern auch für die Behandlung von Aluminium und
dessen Legierungen eingesetzt.
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Es ist bekannt, daß die chlorierten Lösemittel sich bei ihrer Einwirkung
auf Aluminium, insbesondere bei Anwesenheit von Aluminiumabrieb zersetzen können.
Aus diesem Grund werden heute von der Berufsgenossenschaft für die Reinigung und
Entfettung von Aluminium nur chlorierte Lösemittel zugelassen9 die sonderstabilisiert
sind und die Forderungen des sogenannten BAM-Tests (Test vorgeschrieben von der
Bundesanstalt für Materialprüfung = BAM).
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Zum weiteren Stand der Technik ist auf folgende Literaturstellen hinzuweisen:
Deutsche Offenlegungsschrift 24 49 6679 Deutsche Offenlegungsschrift 26 27 9899
Deutsche Offenlegungsschrift 27 16 534, Deutsche Offenlegungsschrift 30 03 348,
Deutsche Offenlegungsschrift 31 08 1689 Deutsche Auslegeschrift 23 17 435o
Diese
Literaturstellen beschreiben Verfahren zur Stabilisierung chlorierter Lösemittel;
in diesen Literaturstellen ist kein Hinweis bzw. Anregung darüber enthalten, daß
die so stabilisierten chlorierten Lösemittel auch für die Reinigung und Entfettung
von Aluminium eingesetzt werden können ohne daß eine Zersetzungsgefahr besteht.
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Die oben genannten Literaturstellen beziehen sich im wesentlichen
auf die Stabilisierung der chlorierten Lösemittel bei der Lagerung und Anwendung
als Entfettungsmittel im allgemeinen.
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Dem Fachmann sind heute sogenannte sonderstabilisierte chlorierte
Lösemittel bekannt, die die Forderungen des BÅM-Tests erfüllen Bei der Erforschung
und Prüfung des erfindungsgemäßen Kaltreiniger-Gemisches wurden auch die bekannten
auf dem Markt erhältlichen handelsüblichen Qualitäten der einzelnen chlornerten
Lösemittel verwendet, wobei gefunden wurde, daß daraus hergestellte fertige Gemische
den Forderungen der BAM bezüglich des BAM-Tests nicht genügten.
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Es schien daher nahezuliegen, für die Herstellung des Kaltreiniger-Gemisches
die derzeit angebotenen sonderstabilisierten Qualitäten einzusetzen, da der Fachmann
an sich erwarten sollte, daß dann, wenn die einzelnen chlorierten Lösemittel gegen
die Zersetzung bei Anwesenheit von Aluminium beständig sind, auch das daraus hergestellte
Gemisch diesen Anforderungen genügt.
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Überraschender Weise wurde aber gefunden, daß das aus sonderstabilisierten
chlorierten Lösemitteln herge-
stellte Gemisch sich unter den BAM-Testbedingungen
zersetzt.
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Der Erfindung liegt daher die weitere Teilaufgabe zugrunde, für das
erfindungsgemäße Gemisch eine Stabilisatorenmischung zu finden die den vorgenannten
Anforderungen genügt. Diese Teilaufgabe wird erfindungsgemäß mit der Schaffung einer
Stabilisatoren mischung gelöst, die aus Diisobutylen, Dioxan, Methanol, Butylglycidäther,
Äthylacetat und 1,2-Butylenoxid besteht Nach einer bevorzugten Ausführungsform besteht
diese Stabilisatorenmischung aus 20 % Diisobutylen 20 % Dioxan 20 ß Methanol 10
% Butylglycidäther 20 % Äthylacetat 10 % 1,2-Butylenoxid. (alle Angaben beziehen
sich auf Volumenprozent).
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Die Zugabe von 10 % dieses Stabilisatorengemischs zu dem erfindungsgemäßen
Gemisch bringt in überraschender und keinesfalls vorhersehbarer Weise den Erfolg,
daß die im erfindungsgemäßen Gemisch enthaltenen drei chlorierten Lösemittel so
stabilisiert werden daß der BAM-Test ohne Schwierigkeiten erfüllt werden kanne Mit
der Lehre vorliegender Erfindung wird also ein Kaltreiniger der Industrie zur Verfügung
gestellt, der eine Reihe überraschender technischer und wirtschaftlicher Vorteile
bietet. Einmal wird durch den Wegfall des kritischen 1,1,1-Trichloräthan ein gegen
Wasser und Feuchtigkeit unempfindlicheres Material geschaffen, das zum zweiten im
Löseverhalten ein sehr
starkes Produkt darstellt und schließlich
drittens durch die Erfüllung des BAM-Tests ein sicheres Material darstellt, das
ein breites Anwendungsspektrum besitzt, und zwar insbesondere deshalb, weil es sowohl
für Eisen und Stahl als auch für Aluminium und seine Legierungen zur Reinigung und
Entfettung insbesondere bei niedrigen Temperaturen verwendbar ist.
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Im folgenden werden vergleichende Entfettungsversuche zwischen dem
erfindungsgemäßen Kaltreiniger einerseits und verschiedenen Lösemitteln andererseits
beschrieben: Um die Reinigungs- und Entfettungswirkung des erfindungsgemäßen Gemisches
vergleichen zu reinen Lösemitteln, die in der Industrie für Entfettungszwecke zur
Anwendung kommen, prüfen zu können, wurde wie folgt vorger gangen: Auf Alu-Blechen
(Rein Aluminium) mit den Bemessungen 200 x loo x 1 mm, wurde mittels Rakel ein Korrosionsschutzmittel
in einer Schichtstärke von loo u aufgezogen.
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Das Korrosionsschutzmittel setzte sich aus einem Gemisch von Spindelöl-Wollfett
( 2 ß 1) zusammen. Die so hergestellten Prüflingen wurden 24 Stunden bei Raumtemperatur
gelagert.
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Es wurden a) 25 Vol.-% Methylenchlorid handelsüblich 20 Vo1.- Trichloräthylen
35 Vol.-% Perchloräthylen II 20 Vol.-% Siedebereich 135/185 zusammengemischt.
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In einem zweiten Mischvorgang wurde ein Stabilisator bestehend aus
b) 2o Vol.-% Diisobutylen 20 Vol.-% Dioxan 20 Vol.-% Methanol 10 Vol.-% Butylglycidether
20 Vol.-% Äthylacetat 10 Vol.-% 1,2-Butylenoxid hergestellt.
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90 Vol.-% des unter a) hergestellten Lösemittelgemisches und 10 Vol.-%
des unter b) hergestellten Stabilisatorgemisches wurden miteinander innig vermischt.
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In Blechgläsern, mit einem Fassungsvermögen von 1000 ml, wurden je
700 ml erfindungsgemäßen Gemisches sowie Methylenchlorid handelsüblich Trichloräthylen
Perchloräthylen 1,1,1 Trichloräthan Testbenzin 135/185 eingefüllt. Sodann wurden
die oben beschriebenen Prüflinge gleichzeitig 60 Sekunden in das jeweilige Lösemittel
eingetaucht , nach dieser Zeit den Prüfflüssigkeiten wieder entnommen9 24 Stunden
getrocknet und danach durch Rückwägung das Ablösevermögen ermittel.
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Hierbei wurden folgende Werte ermittelt: Lösemitteln Abgelöste Menge:
erfindungsgemäßes Gemisch 99 - loo ffi Methylenchlorid 99 - 100 % Trichloräthylen
9o 92 ffi Perchloräthylen 75 - 97 ffi 1,1,1,-Trichloräthan 64 - 66 % Testbenzin
135/185 36 - 38 % Die Versuche wurden insgesamt fünf Mal wiederholt, wobei stets
die gleichen Resultate festgestellt wurden.
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Der große Nachteil des Methylenchlorids liegt darin begründet daß
Methylenchlorid für zahlreiche Anwendungszwecke eine viel zu schnelle Trocknung
aufweist, was zu hohen Lösungsmittelgas-Konzentraten am Arbeitsplatz führt, wodurch
eine arbeitshygienisch sehr unbefriedigende bzw. unzulässige Situation entsteht.
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Ein weiterer Nachteil ist die Tatsache, daß die viel zu rasche Trocknung
(Verdunstung) des Methylenchlorids wirtschaftliche Einbußen bedeutet. Demgegenüber
ist die Trocknungszeit des erfindungsgemäßen Kaltreinigers optimal, wodurch wirtschaftliche
Einsparungen und insbesondere gute arbeitshygienische Bedingungen am Arbeitsplatz
geschaffen werden.