DE60011611T2

DE60011611T2 - Umweltgerechtes lösungsmittelgemisch

Info

Publication number: DE60011611T2
Application number: DE60011611T
Authority: DE
Inventors: D. Edward LALLY; J. Richard MENKE
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 1999-05-20
Filing date: 2000-03-13
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2020-03-14
Also published as: AU3742900A; US6200945B1; DE60011611T3; WO2000071664A1; ES2220440T5; EP1179041A1; DE60011611D1; EP1179041B2; ES2220440T3; CA2374405C; EP1179041B1; CA2374405A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Lösungsmittelzusammensetzungen und insbesondere umweltgerechte Lösungsmittelzusammensetzungen zur Reinigung von metallischen und nichtmetallischen Oberflächen.
Hintergrund der Erfindung
In der Industrie besteht allgemein die stetige Notwendigkeit Verbindungen herzustellen, die umweltgerecht sind. Die US-Umweltschutzbehörde (EPA) befasst sich mit der Verringerung der Verwendung toxischer Chemikalien, welche die EPA als nicht umweltgerecht ansieht. Insbesondere hat die EPA im Zusammenhang mit ihrem 33/50-Programm eine hohe Priorität auf die Verringerung der Präsenz 17 toxischer Chemikalien in der Umwelt gesetzt. Diese Chemikalien sind in einer Liste veröffentlicht (die „EPA-17-Toxics-Liste"), die Benzol, Cadmium und Cadmiumverbindungen, Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform, Chrom und Chromverbindungen, Cyanide, Blei und Bleiverbindungen, Quecksilber und Quecksilberverbindungen, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Methylenchlorid, Nickel und Nickelverbindungen, Tetrachlorethylen, Toluol, Trichlorethylen, Trichlorethan und Xylole einschließt.
Ein Gebiet, auf dem die Verwendung umweltgerechter bzw. umweltfreundlicher Verbindungen wichtig ist, ist die Lösungsmittelindustrie. In der Vergangenheit war das bevorzugte Reinigungslösungsmittel für die Luft- und Raumfahrtindustrie das Methylenchlorid. Aus Umweltschutzgründen wird es jedoch immer weniger gern in Lösungsmittelzusammensetzungen verwendet. Ein Ersatz für Methylenchlorid war das 1,1,1-Trichlorethan (Methylchloroform). 1,1,1-Trichlorethan wurde jedoch ebenso wie Methylenchlorid nicht als umweltfreundlich angesehen. Darüber hinaus ist 1,1,1-Trichlorethan nicht so wirksam als Lösungsmittel wie Methylenchlorid.
Es bestand auf diesem Gebiet daher die Notwendigkeit, neue Reinigungslösungsmittel bereitzustellen, die nicht nur wirksam, sondern auch umweltfreundlich sind. Seit kurzem schließen die in der Luft- und Raumfahrtindustrie zur Reinigung von Verbundstoffen, metallischen Flugzeugteilen und Werkzeugen verwendeten Lösungsmittel Methylethylketon (MEK), Toluol, Methylisobutylketon (MIBK) und Kombinationen davon ein. Wie Methylenchlorid und 1,1,1-Trichlorethan gelten diese Verbindungen als nicht umweltfreundlich und stehen auf der EPA-17-Toxics-Liste. Überdies muss die Verwendung von Toluol nach kalifornischem Gesetz aufgrund seiner Fortpflanzungstoxizität gemeldet werden. Deshalb besteht auf diesem Gebiet die Notwendigkeit, umweltfreundlichere Lösungsmittelzusammensetzungen herzustellen, die zur Reinigung von metallischen und nichtmetallischen Oberflächen wirksam sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt eine Lösungsmittelzusammensetzung bereit, die umweltfreundlich und als Reinigungslösungsmittel wirksam ist. Die Lösungsmittelzusammensetzung der Erfindung ist im Wesentlichen frei von Chemikalien wie Methylenchlorid, 1,1,1-Trichlorethan, MEK und Toluol, die sich auf der EPA-17-Toxics-Liste befinden, und enthält weniger als 3 Volumenprozent MIBK. Somit ist die Lösungsmittelzusammensetzung umweltfreundlicher als herkömmliche Lösungsmittel. Neben ihrer Umweltfreundlichkeit weist die erfindungsgemäße Lösungsmittelzusammensetzung einen angenehmeren Geruch als andere konventionelle Lösungsmittelzusammensetzungen auf. Die erfindungsgemäße Lösungsmittelzusammensetzung kann auch wirksam für zahlreiche Typen von metallischen und nichtmetallischen Oberflächen, wie Fahrzeugoberflächen, verwendet werden. Außerdem kann die Lösungsmittelzusammensetzung in anderen Anwendungen wie als Verdünnungsmittel für Überzüge, Klebstoffe, Versiegelungsmittel, Primer, Topcoats und dergleichen verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Lösungsmittelzusammensetzung umfasst ein Gemisch aus Methylpropylketon (MPK), Aceton, Isopropylalkohol und n-Butylacetat und weist einen errechneten Dampfdruck unter 35 mm Hg bei 20°C auf. Vorzugsweise beträgt der Dampfdruck weniger als etwa 32 mm Hg bei 20°C (z. B. zwischen etwa 30 und 32 mm Hg bei 20°C). Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Lösungsmittelzusammensetzung etwa 30 bis etwa 33 Volumenprozent Aceton, etwa 47,5 bis etwa 55 Volumenprozent Methylpropylketon, etwa 10 bis etwa 11 Volumenprozent Isopropylalkohol und etwa 5 bis etwa 6 Volumenprozent n-Butylacetat. Mehr bevorzugt enthält die erfindungsgemäße Lösungsmittelzusammensetzung etwa 31 bis etwa 32 Volumenprozent Aceton, etwa 48,9 bis etwa 53,5 Volumenprozent Methylpropylketon, etwa 10 bis etwa 11 Volumenprozent Isopropylalkohol und etwa 5 bis etwa 6 Volumenprozent n-Butylacetat. In einem erfindungsgemäßen Beispiel besteht die Lösungsmittelzusammensetzung aus 31,6 Volumenprozent Aceton, etwa 49,9 bis etwa 52,6 Volumenprozent Methylpropylketon, etwa 10,5 Volumenprozent Isopropylalkohol und etwa 5,3 Volumenprozent n-Butylacetat.
Gemäß der Erfindung ist die Lösungsmittelzusammensetzung im Wesentlichen frei von Chemikalien wie Methylenchlorid, 1,1,1-Trichlorethan, MEK und Toluol, die sich auf der EPA-17-Toxics-Liste befinden, und enthält weniger als 3 Volumenprozent MIBK. Überdies sind die in der erfindungsgemäßen Lösungsmittelzusammensetzung verwendeten Lösungsmittel nicht unter den 500 Chemikalien auf der EPA-Toxic-Release-Inventory-Liste aufgeführt. Die erfindungsgemäße Lösungsmittelzusammensetzung kann zur Reinigung von metallischen und nichtmetallischen Oberflächen oder als Verdünnungsmittel für Überzüge, Klebstoffe, Versiegelungsmittel, Primer, Topcoats und dergleichen verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung schließt auch ein Verfahren zur Reinigung einer metallischen oder nichtmetallischen Oberfläche ein, das das Aufbringen der hier beschriebenen Lösungsmittelzusammensetzungen auf eine Oberfläche und das Entfernen des Lösungsmittels von der Oberfläche umfasst. Insbesondere kann die Lösungsmittelzusammensetzung als Reinigungslösungsmittel für die Oberflächen von Fahrzeugen bzw. Transportmitteln wie Flugzeugen und Automobilen verwendet werden. Die vorliegende Erfindung schließt weiterhin auch ein Verfahren zur Verdünnung einer Zusammensetzung durch Versetzen der zu verdünnenden Zusammensetzung mit der hier beschriebenen Lösungsmittelzusammensetzung ein.
Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann im Lichte der folgenden detaillierten Beschreibung, die sowohl die bevorzugten als auch alternative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschreibt, noch näher gebracht.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
In der folgenden detaillierten Beschreibung werden bevorzugte Ausführungsformen im Detail beschrieben, um die Ausführbarkeit der Erfindung zu ermöglichen. Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf diese speziellen bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wird, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf diese bevorzugten Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr schließt die Erfindung zahlreiche Alternativen, Abwand lungen und Äquivalente ein, was sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung ergibt.
Die vorliegende Erfindung stellt eine entflammbare umweltfreundliche Lösungsmittelzusammensetzung bereit, die Aceton, Methylpropylketon, Isopropylalkohol und n-Butylacetat enthält. Vorzugsweise enthält die erfindungsgemäße Lösungsmittelzusammensetzung, bezogen auf das Volumen, etwa 30 bis etwa 33 Prozent Aceton, etwa 47,5 bis etwa 55 Prozent Methylpropylketon, etwa 10 bis etwa 11 Prozent Isopropylalkohol und etwa 5 bis etwa 6 Prozent n-Butylacetat. Mehr bevorzugt enthält die Erfindung etwa 31 bis etwa 32 Prozent Aceton, etwa 48,9 bis etwa 53,5 Prozent Methylpropylketon, etwa 10 bis etwa 11 Prozent Isopropylalkohol und etwa 5 bis etwa 6 Prozent n-Butylacetat ein. Eine als Reinigungslösungsmittel besonders gut verwendbare Lösungsmittelzusammensetzung enthält beispielsweise etwa 31,6 Prozent Aceton, etwa 49,9 bis etwa 52,6 Prozent Methylpropylketone, etwa 10,5 Prozent Isopropylalkohol und etwa 5,3 Prozent n-Butylacetat.
Die erfindungsgemäße Lösungsmittelzusammensetzung ist im Wesentlichen frei von (enthält z. B. weniger als 1 Volumenprozent) Methylenchlorid, 1,1,1-Trichlorethan, Methylethylketon, Toluol und andere Chemikalien, die auf der EPA-17-Toxics-Liste stehen. Es soll jedoch angemerkt werden, dass handelsübliche Methylpropylketonprodukte 1–5 Volumenprozent Methylisobutylketon als Verunreinigung enthalten können. Jedoch enthält die Lösungsmittelzusammensetzung, selbst wenn das MPK 5 Volumenprozent MIBK enthält, weniger als 3 Volumenprozent MIBK. Dieser kleine Gehalt an MIBK-Verunreinigung dürfte die Lösungsmittelzusammensetzung nicht beeinflussen. Deshalb kann die erfindungsgemäße Lösungsmittelzusammensetzung in zahlreichen Anwendungen und Umgebungen verwendet werden, und zwar ohne Risiko für die Umwelt oder die Gesundheit.
Die erfindungsgemäße Lösungsmittelzusammensetzung weist auch einen niedrigen errechneten Dampfdruck auf. Die South Coast Air Quality Management District (SCAQMD) und die Aerospace National Emissions Standard for Hazardous Air Pollutants (NESHAP) haben bestimmt, dass Aceton ausgenommen ist und bei der Berechnung des Dampfdrucks nicht berücksichtigt werden braucht. Deshalb geht das Aceton hier nicht in den errechneten Dampfdruck ein. Insbesondere besitzt die erfindungsgemäße Lösungsmittelzusammensetzung einen errechneten Dampfdruck unter 35 mm Hg bei 20°C und vorzugsweise weniger als etwa 32 mm Hg bei 20°C, z. B. zwischen etwa 30 mm Hg und etwa 32 mm Hg bei 20°C. Deshalb genügt die erfindungsgemäße Lösungsmittelzusammensetzung den Umweltanforderungen für Reinigungslösungsmittel.
Die erfindungsgemäße Lösungsmittelzusammensetzung kann verwendet werden, um metallische und nichtmetallische Oberflächen zu reinigen und insbesondere die metallischen und nichtmetallischen Oberflächen von Fahrzeugen bzw. Transportmitteln wie Flugzeugen und Automobilen. Zum Beispiel kann die Lösungsmittelzusammensetzung verwendet werden, um Verbundstoffe, metallische Flugzeugteile, Werkzeug, Farbsprühpistolen, plattierte Oberflächen und gestrichene oder beschichtete Oberflächen zu reinigen. Insbesondere ist gezeigt worden, dass die Lösungsmittelzusammensetzung ein genauso wirksames Reinigungslösungsmittel wie konventionelle Lösungsmittel sein kann, und zwar ohne die Verwendung von Chemikalien auf der EPA-17-Toxics-Liste oder von Chemikalien, die einen unangenehmen Geruch aufweisen. Die Lösungsmittelzusammensetzung kann als Wischlösungsmittel verwendet werden, insbesondere um Verunreinigungen und unerwünschte Überzüge von Oberflächen vor der Aufbringung organischer Überzüge, Klebstoffe, Versiegelungsmittel, Primer, Topcoats und dergleichen zu entfernen. Die Lösungsmittelzusammensetzung kann auch verwendet werden, um Oberflächen vor dem Schweißen, Streichen oder Eloxieren zu reinigen. Des Weiteren kann die Lösungsmittelzusammensetzung Versiegelungsmaterialien (z. B. Polysulfid- und Siliconversiegelungsmittel) genauso wirksam wie Lösungsmittelzusammensetzungen entfernen, die Komponenten der EPA-17-Toxics-Liste einschließen. Das Lösungsmittel kann auch auf Bestandteilen von Flugzeugen (z. B. Teilen aus Epoxyharz/Kohlenstofffasern) und auf gestrichenen Oberflächen (z. B. Epoxy und Polyurethan) verwendet werden. Es kann auch auf Kunststoffoberflächen in Abhängigkeit von deren Lösungsmittelbeständigkeit verwendet werden.
Die Lösungsmittelzusammensetzung kann auf die zu reinigende Oberfläche durch Wischen, Aufgießen oder Aufsprühen auf die Oberfläche aufgebracht werden. Zum Beispiel kann ein mit der Lösungsmittelzusammensetzung getränktes Tuch zum Abwischen der Oberfläche verwendet werden. Die Lösungsmittelzusammensetzung wird auf der Oberfläche solange belassen, bis die Oberfläche gründlich gereinigt ist, zum Beispiel etwa 1 bis etwa 5 Minuten lang. Das Lösungsmittel wird anschließend vorzugsweise von der Oberfläche entfernt, zum Beispiel durch Wegwischen des Lösungsmittels mit einem sauberen Tuch, wobei eine saubere und trockene Oberfläche zurückbleibt. Das Lösungsmittel kann auch durch Lufttrocknen entfernt werden, da das Lösungsmittel leicht verdampft. Alternativ kann die Oberfläche in die Lösungsmittelzusammensetzung solange eingetaucht werden, bis die Oberfläche gereinigt, und das Lösungsmittel von der Oberfläche entfernt werden, um eine saubere Oberfläche zu schaffen.
Die erfindungsgemäßen Lösungsmittelzusammensetzungen haben spezielle vorteilhafte Eigenschaften für die Verwendung als Reinigungslösungsmittel gezeigt. Zum Beispiel ist die Lösungsmittelzusammensetzung gegenüber Aluminium nicht korrosiv und entfernt keine Cadmiumplattierung, wenn sie gemäß der Methode F483-90 „Standard Test Method for Total Immersion Corrosion Test for Aircraft Maintenance Chemicals" der American Society for Testing and Materials (ASTM) getestet wird. Das Lösungsmittel hinterlässt auch keinen Rückstand, wenn es gemäß ASTM F485-90 „Standard Test Method for Effects of Cleaners on Unpainted Aircraft Surfaces" getestet wird. Das Lösungsmittel zeigt keine negative Wirkung (Erweichen, Blasenbildung, Blindwerden etc.) auf den entsprechenden gestrichenen bzw. lackierten Oberflächen von Flugzeugen, wenn es gemäß ASTM F502-83 „Standard Test Method for Effects of Cleaning and Chemical Maintenance Materials on Painted Aircraft Surfaces" getestet wird. Zusätzlich ruft das Lösungsmittel keine Wasserstoffversprödung von hochfesten Stählen hervor, wenn es gemäß ASTM F519-93 „Standard Test Method for Mechanical Hydrogan Embrittlement Testing of Plating Processes and Aircraft Maintenance Chemicals" getestet wird.
Zusätzlich zu ihrer Verwendung bei der Reinigung kann die erfindungsgemäße Lösungsmittelzusammensetzung auch für andere Lösungsmittelanwendungen verwendet werden. Beispielsweise kann die Lösungsmittelzusammensetzung als Verdünnungsmittel für organische Überzüge, Klebstoffe, Versiegelungsmittel bzw. Dichtstoffe, Primer, Topcoats und dergleichen verwendet werden. Üblicherweise wird eine ausreichende Menge der Lösungsmittelzusammensetzung der zu verdünnenden organischen Zusammensetzung zugesetzt, um eine gewünschte Viskosität einzustellen.

Claims

Lösungsmittelzusammensetzung, umfassend ein Gemisch aus Aceton, Methylpropylketon, Isopropylalkohol und n-Butylacetat, wobei die Lösungsmittelzusammensetzung einen errechneten Dampfdruck von weniger als 35 mm Hg bei 20°C aufweist.
Lösungsmittelzusammensetzung nach Anspruch 1, umfassend: etwa 30 bis etwa 33 Volumenprozent Aceton; etwa 47,5 bis etwa 55 Volumenprozent Methylpropylketon; etwa 10 bis etwa 11 Volumenprozent Isopropylalkohol und etwa 5 bis etwa 6 Volumenprozent n-Butylacetat.
Lösungsmittelzusammensetzung nach Anspruch 1, umfassend: etwa 31 bis etwa 32 Volumenprozent Aceton und etwa 48,9 bis etwa 53,5 Volumenprozent Methylpropylketon.
Lösungsmittelzusammensetzung nach Anspruch 1, enthaltend weniger als 3 Volumenprozent Methylisobutylketon, die im Wesentlichen frei von anderen Chemikalien ist, die sich auf der EPA-17-Toxics-Liste befinden.
Lösungsmittelzusammensetzung nach Anspruch 1, worin der errechnete Dampfdruck weniger als 32 mm Hg bei 20°C beträgt.
Reinigungszusammensetzung zur Reinigung einer metallischen oder nichtmetallischen Oberfläche, umfassend die Lösungsmittelzusammensetzung nach Anspruch 1.
Verdünnungsmittel, umfassend die Lösungsmittelzusammensetzung nach Anspruch 1.
Lösungsmittelzusammensetzung nach Anspruch 1, bestehend aus im Wesentlichen Aceton, Methylpropylketon, Isopropylalkohol und n-Butylacetat, wobei die Lösungsmittelzusammensetzung einem errechneten Dampfdruck von weniger als 35 mm Hg bei 20°C aufweist.
Lösungsmittelzusammensetzung nach Anspruch 8, bestehend aus im Wesentlichen: etwa 30 bis etwa 33 Volumenprozent Aceton; etwa 47,5 bis etwa 55 Volumenprozent Methylpropylketon; etwa 10 bis etwa 11 Volumenprozent Isopropylalkohol und etwa 5 bis etwa 6 Volumenprozent n-Butylacetat.
Lösungsmittelzusammensetzung nach Anspruch 9, umfassend: etwa 31 bis etwa 32 Volumenprozent Aceton und etwa 48,9 bis etwa 53,5 Volumenprozent Methylpropylketon.
Lösungsmittelzusammensetzung nach Anspruch 8, umfassend weniger als 3 Volumenprozent Methylisobutylketon.
Entflammbares Reinigungslösungsmittel, bestehend aus: etwa 31,6 Volumenprozent Aceton; etwa 49,9 bis etwa 52,6 Volumenprozent Methylpropylketon; etwa 10,5 Volumenprozent Isopropylalkohol; etwa 5,3 Volumenprozent n-Butylacetat und weniger als 2,7 Volumenprozent Methylisobutylketon.
Verfahren zur Reinigung einer metallischen oder nichtmetallischen Oberfläche, umfassend die Stufen: Aufbringen einer Lösungsmittelzusammensetzung, umfassend Aceton, Methylpropylketon, Isopropylalkohol und n-Butylacetat auf eine Oberfläche; wobei die Lösungsmittelzusammensetzung einen errechneten Dampfdruck von weniger als 35 mm Hg bei 20°C aufweist und Entfernen des Lösungsmittels von der Oberfläche.
Verfahren nach Anspruch 13, worin die Stufe des Aufbringens das Aufbringen einer Lösungsmittelzusammensetzung umfasst, die im Wesentlichen aus Aceton, Methylpropylketon, Isopropylalkohol und n-Butylacetat besteht.
Verfahren nach Anspruch 13, worin die Stufe des Aufbringens das Aufbringen einer Lösungsmittelzusammensetzung umfasst, die etwa 30 bis etwa 33 Volumenprozent Aceton, etwa 47,5 bis etwa 55 Volumenprozent Methylpropylketon, etwa 10 bis etwa 11 Volumenprozent Isopropylalkohol und etwa 5 bis 6 Volumenprozent n-Butylacetat umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, worin die Stufe des Aufbringens das Aufbringen der Lösungsmittelzusammensetzung auf eine Fahrzeugoberfläche umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, worin die Stufe des Aufbringens das Aufbringen einer Lösungsmittelzusammensetzung umfasst, die etwa 31 bis etwa 32 Volumenprozent Aceton und etwa 48,9 bis etwa 53,5 Volumenprozent Methylpropylketon umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, worin die Stufe des Aufbringens das Aufbringen einer Lösungsmittelzusammensetzung umfasst, die weniger als 3 Volumenprozent Methylisobutylketon enthält und im Wesentlichen frei von anderen Chemikalien ist, die sich auf der EPA-17-Toxics-Liste befinden.
Verfahren zur Verdünnung einer Zusammensetzung, umfassend die Stufe des Versetzens der Zusammensetzung mit einem Verdünner, der Aceton, Methylpropylketon, Isopropylalkohol und n-Butylacetat umfasst, wobei der Verdünner einen errechneten Dampfdruck von weniger als 35 mm Hg bei 20°C aufweist.
Verfahren nach Anspruch 19, worin die Verdünnungsstufe die Zugabe eines Verdünners umfasst, der weniger als 3 Volumenprozent Methylisobutylketon enthält und im Wesentlichen frei von Chemikalien auf der EPA-17-Toxics-Liste ist.