DE4244245A1 - Use of easily removable inhibitors in pickling acids - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung von speziellen Inhi bitoren in Beizsäuren, die sich bei der Aufarbeitung der gebrauchten Beizsäuren mit herkömmlichen Verfahren elimi nieren lassen, sowie Beizsäuren, die diese Inhibitoren ent halten.The invention relates to the use of special Inhi bitters in pickling acids, which occur during the processing of the used pickling acids with conventional elimi processes let kidney, as well as pickling acids that ent these inhibitors hold.
Vor dem Feuerverzinken werden Eisenteile zur Entrostung und Entzunderung gebeizt. Als Beizlösung wird im allgemeinen eine Salzsäure mit einem Chlorwasserstoffgehalt bis max. 15% eingesetzt.Before hot-dip galvanizing, iron parts are used for rust removal and Descaling pickled. In general, as a pickling solution a hydrochloric acid with a hydrogen chloride content up to max. 15% used.
Die Beize selbst hat nicht nur die Aufgabe, eine metallisch blanke Oberfläche zu schaffen, sondern muß auch im Zinkbad eine lückenlose Benetzung gewährleisten, wobei die nachfol gende Behandlung nicht beeinträchtigt werden darf.The stain itself does not only have the task of being a metallic one to create bare surface, but must also in the zinc bath ensure complete wetting, with the subsequent treatment must not be impaired.
Die Gebrauchseigenschaften der Beize werden wesentlich durch den Zusatz von Inhibitoren und Aktivatoren bestimmt. Inhibitoren verzögern den Angriff auf das Eisen, sollen aber die Lösung der Oxide kaum behindern.The properties of the stain become essential determined by the addition of inhibitors and activators. Inhibitors are said to delay the attack on the iron but hardly hinder the solution of the oxides.
Aktivatoren sind im allgemeinen nichtionogene grenzflächen aktive Stoffe (z. B. Alkylphenol-Ethylenoxidaddukte), die einen gleichmäßigen Angriff der Säure auch an den Stellen der Metalloberfläche garantieren sollen, die noch Restfett enthalten.Activators are generally non-ionic interfaces active substances (e.g. alkylphenol-ethylene oxide adducts) which an even attack of the acid even at the spots The metal surface should guarantee that there is still residual grease contain.
Die Inhibitor-Aktivator-Systeme sollen die folgenden Eigen schaften besitzen:The inhibitor-activator systems are said to own the following possess:
- - Inhibierung des Angriffs der Säure auf das blanke Metall- Inhibition of acid attack on the bare metal
- - keine wesentliche Beeinträchtigung des Ablösens von Zunder- und Rostschichten- no significant impairment of the removal of Tinder and rust layers
- - keine Beeinträchtigung der Rekombination von atomarem Wasserstoff zur Verhinderung einer Versprödung durch Wasserstoffpenetration- no impairment of the recombination of atomic Hydrogen to prevent embrittlement Hydrogen penetration
Als Inhibitoren werden in der Eisenbeizerei fast aus schließlich Hexamethylentetramin und Thioharnstoff verwen det, die aber wegen des Zerfalls zu toxischen Substanzen nachteilig sind und überdies nicht mit üblichen Methoden aus der verbrauchten Beize entfernt werden können.As inhibitors in the iron pickling shop are almost out finally use hexamethylenetetramine and thiourea det, but because of the decay into toxic substances are disadvantageous and moreover not using conventional methods can be removed from the used stain.
Durch den Einsatz des Inhibitor-Aktivator-Systems besitzt die Beizsäure eine lange Standzeit. Wenn aber der Gehalt an freier Säure auf ca. 3-5% gefallen ist, muß die mit Metallsalzen angereicherte Säure ausgetauscht und entsorgt werden. Aus der Literatur sind mehrere Aufbereitungsverfah ren bekannt. Viele solcher Aufbereitungsverfahren enthalten eine Reduktions- und/oder Zementations-Stufe, bei der die erwünschte Reaktion durch Auflösen von Metallen stattfin det. Gerade durch die charakteristischen Eigenschaften von Inhibitoren wird aber dieser Verfahrensschritt wesentlich gestört, da sie den jetzt erwünschten Angriff auf das Metall verhindern.By using the inhibitor-activator system the pickling acid has a long service life. But if the content of free acid has dropped to approx. 3-5%, the must with Metal salts enriched acid exchanged and disposed of become. There are several processing methods from the literature ren known. Many such preparation processes contain a reduction and / or cementation stage in which the desired reaction by dissolving metals instead det. Because of the characteristic properties of However, this process step becomes essential for inhibitors disturbed, because they now want to attack the Prevent metal.
Es bestand daher ein Bedarf nach Inhibitoren, die einer seits die obengenannten Aufgaben während des Beizvorgangs erfüllen, gleichzeitig mit herkömmlichen Methoden einfach zu eliminieren sind, somit bei der Aufbereitung der ver brauchten Beize keine Störungen verursachen und selbst auch leicht entsorgt werden können. There was therefore a need for inhibitors that one the above-mentioned tasks during the pickling process meet, simple at the same time with conventional methods are to be eliminated, thus in the preparation of ver stains did not cause any disruption and even can be disposed of easily.
Darüber hinaus sollten die im Beizprozeß eingesetzten Addi tive keine toxische Substanzen darstellen oder bilden, da damit die Wiederverwertbarkeit der Endprodukte einge schränkt würde und Sondermüll anfiele.In addition, the Addi used in the pickling process tive do not constitute or form toxic substances because thus the recyclability of the end products would be restricted and hazardous waste would arise.
Als derartige Inhibitoren werden erfindungsgemäß Verbindun gen der folgenden chemischen Substanzklassen.According to the invention, compounds of this type are inhibitors against the following chemical substance classes.
- - Fettaminethylenoxiaddukte- fatty amine ethylene oxide adducts
- - Fettaminoxid- fatty amine oxide
- - oxethylierte Fettsäureamide- Ethylated fatty acid amides
- - Amidophosphonsäuren- amidophosphonic acids
- - Aminoalkylenphosphonsäuren- Aminoalkylenephosphonic acids
- - N,N-Di(alkylphenyl)thioharnstoff- N, N-Di (alkylphenyl) thiourea
- - Alkylimidazolinderivate- Alkylimidazoline derivatives
- - aliphatische quaternäre Ammoniumverbindungen- aliphatic quaternary ammonium compounds
- - Alkylpyridiniumsalze- alkyl pyridinium salts
- - Alkylamidobetaine- alkyl amido betaines
oder Mischungen, die diese Substanzen enthalten, für den Einsatz in Beizsäuren vorgeschlagen.or mixtures containing these substances for the Use in pickling acids suggested.
Für die praktische Anwendung im Beizvorgang sind die fol genden zusätzlichen Inhibitor-Eigenschaften von erheblichem Vorteil:For practical use in the pickling process, the fol additional inhibitor properties of considerable Advantage:
- - Keine Änderung der chemischen Zusammensetzung und Wirkungsparameter während der Standzeit des Beizbades.- No change in chemical composition and Effect parameters during the service life of the pickling bath.
- - Kompatibilität mit eingeschleppten Bestandteilen aus dem Entfettungsbad.- Compatibility with imported components from the Degreasing bath.
- - Ausreichende Löslichkeit während der gesamten Standzeit des Bades.- Sufficient solubility during the entire service life of the bath.
- - Keine Bildung von toxischen Substanzen. - No formation of toxic substances.
- - Benetzung der Metalloberfläche und Erzeugung einer gleichmäßigen, für Nachbehandlungen gut geeigneten Oberfläche- Wetting the metal surface and creating a uniform, well suited for post-treatments surface
Diese zusätzlichen Kriterien werden insbesondere durch die bevorzugten folgenden Substanzklassen:These additional criteria are particularly supported by the preferred following substance classes:
- - Fettaminethylenoxiaddukte- fatty amine ethylene oxide adducts
- - Amidophosphonsäuren- amidophosphonic acids
- - Aminoalkylenphosphonsäuren- Aminoalkylenephosphonic acids
- - aliphatische quaternäre Ammoniumverbindungen- aliphatic quaternary ammonium compounds
- - Alkylpyridiniumsalze- alkyl pyridinium salts
erfüllt.Fulfills.
Diese weisen überdies noch den besonderen Vorteil auf, daß sie selbst gleichzeitig befriedigende Aktivator-Eigenschaf ten aufweisen, so daß sich eine gesonderte Zugabe von Akti vator-Substanzen erübrigt.These also have the particular advantage that they themselves have satisfactory activator properties ten have, so that there is a separate addition of Akti vator substances are unnecessary.
Für die Durchführung von industriell anwendbaren wirt schaftlichen Verfahren zur Eliminierung des Inhibitors aus den verbrauchten Beizsäuren, wie z. B. die Adsorption an Aktivkohle, ist es vorteilhaft, wennFor the implementation of industrially applicable hosts scientific methods for eliminating the inhibitor the used pickling acids, such as. B. the adsorption Activated carbon, it is beneficial if
- - die benötigte Einsatzkonzentration im Beizbad nicht zu hoch ist und- the required concentration in the pickling bath does not increase is high and
- - die Restaktivität des Inhibitors bei niedrigen Konzentrationen nach einer Eliminierungsstufe nicht so hoch ist, daß eine absolute Eliminierung des Inhibitors zwingend erforderlich wird.- the residual activity of the inhibitor at low Concentrations after an elimination step are not what is high is that an absolute elimination of the inhibitor becomes imperative.
Unter diesen Anforderungen haben sich besonders die Produkte der Substanzklasse der Alkylaminpolyethylenoxid-Verbindun gen bewährt. Vor allem hat sich überraschenderweise heraus gestellt, daß bei gezielter Wahl ihrer chemischen Struktur eine Optimierung bezüglich der gewünschten Eigenschaften möglich ist.The products in particular found themselves under these requirements the substance class of the alkylamine polyethylene oxide compounds proven. Most of all, surprisingly, it turned out asked that with a targeted choice of their chemical structure an optimization with regard to the desired properties is possible.
Besonders bevorzugt ist daher die Verwendung von Alkylamin polyethylenoxiden der allgemeinen Formel IThe use of alkylamine is therefore particularly preferred polyethylene oxides of the general formula I
wobei
R ein gegebenenfalls verzweigter, gegebenenfalls
Mehrfachbindungen enthaltender Alkylrest mit 8-21 C-Ato
men ist,
a = 1-3
b, c und d = 1-10
und x = 0 oder 1
sind, wobei b, c, und d zusammen so groß sind, daß der
resultierende HLB-Wert zwischen 9 und 13 liegt,
als Inhibitor in sauren Metallbeizen.
(HLB-Wert nach der Formel von W.C. Griffin, definiert für
nichtionogene Stoffe).in which
R is an optionally branched alkyl radical with 8-21 carbon atoms, optionally containing multiple bonds,
a = 1-3
b, c and d = 1-10
and x = 0 or 1
where b, c, and d are together so large that the resulting HLB value is between 9 and 13,
as an inhibitor in acidic metal stains.
(HLB value according to the formula of WC Griffin, defined for non-ionic substances).
Besonders bevorzugt sind solche mit HLB-Werten im Bereich von 10-12. Those with HLB values in the range are particularly preferred from 10-12.
Bevorzugt sind Alkylaminpolyethylenoxid-Verbindungen der allgemeinen Formel I, in der R eine lineare oder verzweigte Alkylkette von 10-20 C-Atomen, insbesondere 16-18 C- Atomen ist, x = 0 und die Summe aus b + c 5-9, ins besondere 6,8-7,2 ist.Alkylamine polyethylene oxide compounds of the general formula I, in which R is a linear or branched Alkyl chain of 10-20 C atoms, especially 16-18 C- Atoms is, x = 0 and the sum of b + c 5-9, ins is particularly 6.8-7.2.
Besonders vorteilhaft wird ein Gemisch von 95-97 Gewichtsteilen Alkylaminpolyethylenoxid mit einer Alkylket tenlänge von 16-18 C-Atomen und einem Ethoxylierungsgrad (= Summe b + c + d) von 6,8 bis 7,2 sowie 5-3 Gewichts teilen eines Alkylamin-polyethylenoxids mit einer Alkyl kettenlänge von 16-18 C-Atomen und einem Ethoxylierungs grad von 2,8 bis 3,5 eingesetzt.A mixture of 95-97 is particularly advantageous Parts by weight of alkylamine polyethylene oxide with an alkyl chain length of 16-18 carbon atoms and a degree of ethoxylation (= Sum b + c + d) from 6.8 to 7.2 and 5-3 weight share an alkylamine polyethylene oxide with an alkyl chain length of 16-18 carbon atoms and an ethoxylation degrees from 2.8 to 3.5 used.
Weiterhin Gegenstand der Erfindung sind saure Metallbeizen, enthaltend Alkylaminpolyethylenoxid-Verbindungen der allge meinen Formel I als Inhibitoren.The invention furthermore relates to acidic metal stains, containing alkylamine polyethylene oxide compounds of gen my formula I as inhibitors.
Es wurde überraschend gefunden, daß die obengenannten Anforderungen von den erfindungsgemäß verwendeten Inhibito ren erfüllt werden. Durch ihre hohe Aktivität sind nur geringe Einsatzmengen (20-500 mg/l Beizsäure gegenüber 500-10 000 mg/l bei Hexamethylentetramin) erforderlich, bei denen keine störenden Nebeneffekte, wie z. B. Schaum bildung, auftreten. Sie sind darüber hinaus auf einfache Weise, insbesondere durch Adsorption, aus der verbrauchten Beize zu entfernen und umweltfreundlich zu entsorgen. Auch eine Rückgewinnung des Inhibitors durch Eluieren des Fil termaterials und dessen Wiederverwendung ist möglich.It has surprisingly been found that the above Requirements of the inhibito used according to the invention be met. Due to their high activity are only small amounts (20-500 mg / l pickling acid compared to 500-10,000 mg / l required for hexamethylenetetramine) where no disturbing side effects, such as. B. foam education, occur. They are also simple Way, especially by adsorption, from the spent Remove stain and dispose of in an environmentally friendly manner. Also recovery of the inhibitor by eluting the fil termaterials and their reuse is possible.
Bei der Entfernung des Inhibitor-Aktivator-Systems aus der verbrauchten Beize über Adsorptionsmittel (z. B. Aktivkohle) wirkt die stark grenzflächenaktive Verbindung mit dem nie deren Ethoxylierungsgrad auf die Oberfläche des Filtermate rials hydrophobierend, so daß über Adsorptionsvorgänge das gesamte Inhibitor/Aktivator-System und ggf. ölige sowie grenzflächenaktive Stoffe, die aus dem Entfettungsbad stam men, entfernt werden.When removing the inhibitor-activator system from the used stain via adsorbent (e.g. activated carbon) the strongly surface-active connection with the never works their degree of ethoxylation on the surface of the filter mat rials hydrophobizing, so that the adsorption entire inhibitor / activator system and possibly oily as well surfactants from the degreasing bath men, be removed.
Dadurch wird in der verbrauchten Beize der Gehalt an orga nischen Stoffen so stark gesenkt, daß sie bei der Gewinnung von Wertstoffen aus der Altbeize nicht stören.As a result, the orga content in the used stain African substances so much reduced that they are extracted do not interfere with recyclable materials from old stains.
Für eine frisch anzusetzende saure Metallbeize werden 25 m3 Salzsäure mit einem Chlorwasserstoffgehalt von 15% und 250 kg Hexamethylentetramin als Inhibitor und 1,5 kg Alkylphe nol als Aktivator eingesetzt.25 m 3 of hydrochloric acid with a hydrogen chloride content of 15% and 250 kg of hexamethylenetetramine as an inhibitor and 1.5 kg of alkylphenol as an activator are used for a freshly prepared acidic metal pickle.
Für eine frisch anzusetzende saure Metallbeize werden 25 m3 Salzsäure mit einem Chlorwasserstoffgehalt von 15% und 12,5 kg oxethyliertes C16/18-Alkylamin mit einem Oxethylie rungsgrad von 7 als Inhibitor-Aktivator-System eingesetzt.For a freshly prepared acidic metal pickle, 25 m 3 of hydrochloric acid with a hydrogen chloride content of 15% and 12.5 kg of oxyethylated C16 / 18-alkylamine with a degree of oxyethylation of 7 are used as inhibitor-activator system.
Für eine frisch anzusetzende saure Metallbeize werden 25 m3 Salzsäure mit einem Chlorwasserstoffgehalt von 15% und 2,4 kg oxethyliertes C16/C18-Alkylamin mit einem Oxethylie rungsgrad von 7 und 0,1 kg oxethyliertes C16/18-Alkylamin mit einem Oxethylierungsgrad von 3 als Inhibitor-Aktivator- System eingesetzt.For a freshly prepared acidic metal pickle, 25 m 3 of hydrochloric acid with a hydrogen chloride content of 15% and 2.4 kg of oxyethylated C16 / C18 alkylamine with a degree of oxyethylation of 7 and 0.1 kg of oxyethylated C16 / 18 alkylamine with a degree of oxyethylation of 3 are used used as an inhibitor-activator system.
Für eine frisch anzusetzende saure Metallbeize werden 25 m3 Salzsäure mit einem Chlorwasserstoffgehalt von 15% und 1,5 kg oxethyliertes Dodecyldimethylbenzammoniuinchlorid als Inhibitor-Aktivator-System eingesetzt. 25 m 3 hydrochloric acid with a hydrogen chloride content of 15% and 1.5 kg of ethoxylated dodecyldimethylbenzammonium chloride are used as inhibitor-activator system for a freshly prepared acidic metal pickle.
Nach dem Abfall des Säuregehaltes der verschiedenen Beizlö sungen auf einem Wert von 5% Chlorwasserstoff wurden die Beizlösungen ausgetauscht.After the acidity of the various pickling solutions has decreased solutions at a value of 5% hydrogen chloride Pickling solutions exchanged.
Die inhibierende Wirkung der so anfallenden Lösungen wurde über die Einwirkung der Lösung auf Probekörper aus Stahl blech bei 60°C über die Dauer von 4 Stunden getestet im Vergleich zu einer 15%igen Salzsäure. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.The inhibitory effect of the resulting solutions was on the action of the solution on steel test specimens sheet tested at 60 ° C for 4 hours in Compared to 15% hydrochloric acid. The results are shown in Table 1.
Die verbrauchten Beizlösungen wurden einer Adsorption an Aktivkohle unterworfen. Hierzu wurden 5 Liter der Beizlö sung über eine mit 100 g Aktivkohle befüllte Säule geschickt. Von den so behandelten Beizlösungen wurde erneut der Angriff auf Stahlblech unter den zuvor genannten Bedin gungen ermittelt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2a darge stellt. The used pickling solutions were subjected to adsorption Subjected to activated carbon. For this purpose, 5 liters of the pickling solution solution on a column filled with 100 g activated carbon cleverly. The pickling solutions treated in this way were repeated the attack on steel sheet under the aforementioned bedin conditions determined. The results are shown in Table 2a poses.
Anschließend wurden die so behandelten Beizlösungen über eine zweite, mit 100 g Aktivkohle befüllte Säule geschickt. Die resultierenden Werte für den Gewichtsverlust von Stahl sind in Tabelle 2b dargestellt.The pickling solutions treated in this way were then applied sent a second column filled with 100 g activated carbon. The resulting values for the weight loss of steel are shown in Table 2b.
Darüber hinaus wurde versucht, die Inhibitoren durch Flota tion zu entfernen. Hierfür wurde in die anfallende ver brauchte Beizlösung über eine Dauer von 30 Minuten Luft über eine Fritte eingeleitet. Von den so behandelten Beiz lösungen wurde wie zuvor der Angriff auf Stahlblech ermit telt. Für die Ergebnisse siehe Tabelle 3.In addition, the inhibitors were tried by Flota tion to remove. For this purpose, ver needed pickling solution for 30 minutes of air initiated via a frit. Of the stain treated in this way As before, solutions to the attack on sheet steel were identified telt. See Table 3 for the results.
Claims (15)
- - Fettaminethylenoxiaddukte
- - Fettaminoxid
- - oxethylierte Fettsäureamide
- - Amidophosphonsäuren
- - Aminoalkylenphosphonsäuren
- - N,N-Di(alkylphenyl)thioharnstoff
- - Alkylimidazolinderivate
- - aliphatische quaternäre Ammoniumverbindungen
- - Alkylpyridiniumsalze
- - Alkylamidobetaine
- - fatty amine ethylene oxide adducts
- - fatty amine oxide
- - Ethylated fatty acid amides
- - amidophosphonic acids
- - Aminoalkylenephosphonic acids
- - N, N-Di (alkylphenyl) thiourea
- - Alkylimidazoline derivatives
- - aliphatic quaternary ammonium compounds
- - alkyl pyridinium salts
- - alkyl amido betaines
- - Fettaminethylenoxiaddukte
- - Amidophosphonsäuren
- - Aminoalkylenphosphonsäuren
- - aliphatische quaternäre Ammoniumverbindungen
- - Alkylpyridiniumsalze
- - fatty amine ethylene oxide adducts
- - amidophosphonic acids
- - Aminoalkylenephosphonic acids
- - aliphatic quaternary ammonium compounds
- - alkyl pyridinium salts
R ein gegebenenfalls verzweigter, gegebenenfalls Mehrfachbindungen enthaltender Alkylrest mit 8-21 C- Atomen ist,
a = 1-3
b, c und d = 1-10
und x = 0 oder 1
sind, wobei b, c, und d zusammen so groß sind, daß der resultierende HLB-Wert zwischen 9 und 13 liegt, als Inhibitor in sauren Metallbeizen.3. Use of alkylamine polyethylene oxide compounds of the general formula in which
R is an optionally branched alkyl radical with 8-21 carbon atoms, optionally containing multiple bonds,
a = 1-3
b, c and d = 1-10
and x = 0 or 1
are, where b, c, and d together are so large that the resulting HLB value is between 9 and 13, as an inhibitor in acidic metal pickles.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8130 | Withdrawal |