DE678514C - Verfahren zum Entfetten von Metallen und aehnlichen nicht absorbierenden Gegenstaenden mit fluechtigen Loesungsmitteln - Google Patents

Description

ElEF. Ind. £jg£12d

! 6 ÄUG. 1939

AUSGEGEBEN AM
17. JULI 1939

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 48 a GRUPPE I02

Luke Hargreaves, Harry Tudor und Norman Roy Hood
in Runcorn, Cheshire, England,

sind als Erfinder genannt worden.

Imperial Chemical Industries Limited in London

mit flüchtigen Lösungsmitteln

Patentiert im Deutschen Reiche vom 4. Juni 1938 ab
Patenterteilung bekanntgemncht am 22. Juni 1939

Die Erfindung betrifft Verbesserungen bei Verfahren zum Entfetten von Metallen und ähnlichen nicht absorbierenden Gegenständen mit flüchtigen Lösungsmitteln.
Es ist an sich bekannt, flüchtige Fettlösungsmittel, wie Trichloräthylen in der· flüssigen und/oder Dämpfphase zum Entfernen von an Metallen und ähnlichen nicht absorbierenden Gegenständen anhaftenden

ίο Fetten zu benutzen. In vielen Fällen sind die zu entfettenden Metallgegenstände auch noch mit unlöslichen festen Stoffen - verunreinigt, wie beispielsweise mit Poliermitteln oder mit den Rückständen von seifenartigen Flüssigkeiten, die als Schmiermittel bei der spanabhebenden Bearbeitung gewöhnlich Anwendung finden. Durch die Behandlung · mit reinen Fettlösungsmitteln werden diese Stoffe jedoch nicht in-befriedigender Weise entfernt, und es ist daher unter Umständen eine Nachbehandlung, beispielsweise durch Abwischen von Hand, notwendig, bevor die Gegenstände elektroplattiert werden können. Es wurde schon vorgeschlagen, diese Schwierigkeit dadurch zu beheben, daß zum Entfetten eine Emulsion von Wasser und einem flüchtigen Fettlösungsmittel Anwendung findet, der ein Netz-, oder Emulgiermittel hinzugefügt worden· ist.

Die Erfindung schlägt nunmehr ein Verfahren zum Entfetten nicht absorbierender Gegenstände und insbesondere solchen, aus Metallen vor, durch das in befriedigender Weise gleichzeitig die an dem Gegenstand anhaftenden festen Stoffe und/oder andere Verunreinigungen der angegebenen Art neben dem Fett entfernt werden.

Gemäß" der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Gegenstände mit einer Lösungsmittelzusammensetzung behandelt wer-

den/ die im wesentlichen einen flüssigen, chlorierten, aliphatischen Kohlenwasserstoff, beispielsweise Trichloräthylen, enthält neben einer geringen Menge einer wasserlöslichen Seife, eine geringe Menge Wasser und eine so große Menge eines niedrigen, aliphatischen, einwertigen oder zweiwertigen Alkohols, daß eine homogene Flüssigkeit entsteht. Das Entfetten kann durch eine Nachbehandlung der Gegenstände mit einem klaren Lösungsmittel in Dampf- und/oder flüssiger Form vervollständigt werden.

Bei der Durchführung dieses Verfahrens wird die größte Menge des Fettes und im wesentlichen die ganze Menge von Seifenlösungsrückständen oder festen Stoffen, wie Poliermitteln, durch diese Lösungsmittelzusammensetzung entfernt, und durch die nachfolgende Behandlung mit einem klaren Lösungsmittel in flüssiger oder Dampf form werden noch etwa verbliebene Fettspuren leicht und vollkommen entfernt. In dem Maße, wie die Entfettung fortschreitet, sammelt sich jedoch das Fett und die festen Stoffe in der Lösungsmittelzusammensetzung an, und es besteht die Gefahr, daß geringe Mengen Fett oder des _ festen Materials an den Gegenständen haften bleiben, wenn sie aus der Lösung entfernt werden und dann so in die Bäder mit dem reinen Lösungsmittel kommen. Wenn auf diese Weise nur geringe Mengen Fett mitgenommen werden, ist dies nicht sehr nachteilig, da das reine Fettlösungsmittel diese leicht entfernt. Da jedoch das reine Lösungsmittel die festen Stoffe' nur unvollkommen entfernt und insbesondere in dem Fall, wo sie in fein verteiltem Zustand vorliegen, was insbesondere bei Poliermitteln der Fall ist, ist es zweck mäßig, die. Übertragung von festen Stoffen aus dem Bad der Dösungsmittelzusammensetzung in das Bad des reinen Lösungsmittels nach Möglichkeit zu vermeiden.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird daher eine unerwünschte Ansammlung fester Stoffe innerhalb der Lösungsmittelzusammensetzung dadurch vermieden, daß die Lösungsmittelzusammensetzung ständig oder absetzend aus dem Bad entfernt wird und diesem erst wieder zugeführt wird, nachdem es einer Zentrifugierbehandlung unterworfen worden ist, um auf diese Weise die festen Anteile zu entfernen, selbst wenn sie in fast kolloidaler Suspension darin enthalten sein sollten. Vorzugsweise erfolgt das Abziehen der Lösungsmittelzüsammensetzung aus dem unteren Teil des Bades, worauf sie dann durch eine hochtourige Zentrifuge* die zweckmäßig vollkommen geschlossen ist, gefio leitet wird, um dann wieder in den oberen Teil des Bades eingeführt zu werden. Es wurde gefunden, daß Metallgegenstände, die auf diese Weise gereinigt worden sind, rein genug sind, daß sie ohne weitere Wischbehandlung von Hand nicht nur gewöhnlichen . Elektroplattierungsverfanren unterworfen werden können, wo schon geringe Spuren von anhaftenden festen Stoffen schädlich sind, sondern sie können sogar in Verfahren weiterverarbeitet werden, wo eine ganz besonders sorgfältige Reinigung erforderlich ist, beispielsweise bei der Glanzvernickelung.

Die Lösungsmittelzusammensetzung kann entweder warm oder kalt angewandt werden, und zweckmäßig wird sie kochend angewandt. Es ist ebenfalls zweckmäßig, die Lösungsmittelzusammensetzung in strömendem Zustand zu halten, und dies wird in einfachster Weise' durch das Kochen erreicht. Wenn die Lösungsmitte] zusammensetzung kalt oder warm angewandt wird, so ist es zweckmäßig, mechanische Einrichtungen zum Rühren'und Bewegen der Flüssigkeit vorzusehen.

Die Anteile an Seife, Wasser oder Alkohol, die dem chlorierten aliphatischen Kohlenwasserstoff zur Herstellung der Lösungsmittelzusammensetzung hinzugefügt werden, können verschieden sein, und in jedem Fall hängt die notwendige Alkbhölmenge von der vorhandenen Seifen- und Wassermenge ab. Die Wassermenge, soll möglichst nicht mehr als 2 0/0 betragen, sonst werden große Mengen Alkohol notwendig, um die Flüssigkeit homogen zu halten, und die Zusammensetzung wird dadurch leicht entflammbar und bietet nicht die genügende Sicherheit, um mit ihr in der Wärme arbeiten zu können. Handelsübliche Seifen enthalten gewöhnlich genügend Wasser, um eine weitere Hinzufügung von Wasser überflüssig zu machen, und in diesem Fall wird die Reinigungsflüssigkeit einfach dadurch hergestellt, daß die genügende Menge Seife in dem Lösungsmittel dispergiert und dann der Alkohol hinzugefügt wird. Bei Anwendung . von Trichloräthylen wird eine brauchbare Entfettung erzielt, wenn 1 bis 7 0/0 einer Oleatseife hinzugefügt werden, die nicht mehr als ungefähr 1 o/_o Wasser enthält. In diesem Fall sind etwa 1 bis 7 o/_o Alkohol ausreichend, um die milchige Flüssigkeit in eine homogene Flüssigkeit überzuführen. Beispiele geeigneter Alkohole sind Methylalkohol, Äthylalkohol bzw. durch Zusatz von Methylalkohol denaturierter Alkohol, Äthylenglykol und Isopropylalkohol. Es können auch Butylalkohol und insbesondere veresterte mehrwertige Alkohole, die nicht mehr als zwei freie Hydroxylgruppen enthalten, wie beiipielsweise Monomethyläthylenglykol, Anwendung finden.

Bei Anwendung anderer Seifen, z. B. PaI-mitaten und Stearaten, ist die notwendige

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Menge Alkohol zur Erzielung einer homogenen Flüssigkeit größer Und beträgt z. B. io bis 120o, wenn io/o Seife Anwendung findet. Es wurde jedoch gefunden, daß diese Menge bis auf weniger als 6 o/o verringert werden kann, wenn auch eine geringe Menge einer Fettsäure, zweckmäßig ο, ι bis 0,50/0 Oleinsäure zugegen ist. Dies trifft insbesondere auf reine Seifen zu, wie sie direkt durch die üblichen Verfahren erhalten werden, beispielsweise von Natriumstearat, das durch Umsetzen von Talg mit wässeriger Natronlauge hergestellt wurde und wobei in diesem Fall eine große Alkoholmenge von über 60/0 nicht erforderlich zu sein scheint. '

Zusätzlich zum Trichloräthylen können auch andere Fettlösungsmittel Anwendung finden einschließlich Perchloräthylen und Tetrachlorkohlenstoff. Es hat sich jedoch als zweckmäßig herausgestellt, in der Praxis Trichloräthylen anzuwenden, und die Lösungsmittelzusammensetzungen werden insbesondere unter Bezugnahme auf dieses Lösungsmittel angegeben.

Typische Lösungsmittelzusammensetzungen sind folgende:

1. Trichloräthylen 88 o/_o

Natriumoleat 6,2 o/o

Wasser 1,5 O₀

³°. Denaturierter Alkohol .. 4,3 o/₀ -

2. Trichloräthylen 94 o/_o

Natriumoleat 3 o/₀

Wasser 0,750/0

Denaturierter Alkohol .. 2,250/0

3. Trichloräthylen 94 °/o

Natriumoleat 3 o/_o

Wasser 0,5 o/_ff

Denaturierter Alkohol . . 2,5 o/_o

4. Trichloräthylen 90 o/_o

^A" (Xivenölseife 3 o/_o

Wasser 0,5 o/_o

Butylalkohol 6,5 o/_o

5. Trichloräthylen 92 o/_o

Olivenölseife 3 o/_o

^4S Wasser 2 o/₀

Butylalkohol 3 o/_o

6. Trichloräthylen 93 o/_o

Olivenölseife 4 o/_o

Äthylenglykol 3 o/_o

7. Trichloräthylen 94 o/_o

O'.ivenölseife 2,9 o/₀

Äthylenglykol 2,5 o/_o

Wasser 0,6 o/_o

Eine Stoff zusammensetzung, die sich als besonders brauchbar erwiesen hat, ist folgende :

Trichloräthylen 95,7 o/_o

Natriumoleat i,75°/o

Denaturierter Alkohol ... 2 O'o Wasser o, 5 5 o/_o

Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung ' der Stoffzusammensetzung besteht darin, daß cie Seife und das Wasser dem Lösungsmittel , hinzugefügt werden, diese Flüssigkeit umgelührt und dann der Alkohol hinzugefügt wird. In der Praxis besteht keine Schwierigkeit zu bestimmen, wann genügend Alkohol hinzugefügt worden ist, denn wenn genügend Alkohol hinzugegeben ist, wird die bisher milchige Mischung eine klare durchsichtige Flüssigkeit. Es ist nicht wesentlich, die Bestandteile der Mischung in der angegebenen Reihenfolge zu mischen, jedoch hat die angegebene Arbeitsweise den Vorteil, daß, wenn die Mengen an Wasser und Seife nicht genau bestimmt worden sind, oder wenn die Menge Alkohol, die für die gewählten Seifen- und Wassermengen notwendig ist, nicht vorher bestimmt worden ist, das Verschwinden de-r milchigen Farbe der Flüssigkeit deutlich anzeigt, wann die niedrigste notwendige Menge Alkohol hinzugefügt worden ist. Es ist naturgemäß nicht notwendig, die - Alkoholmenge auf diese minimale Menge zu beschränken, und es können Umstände eintreten, bei derifen die Anwendung größerer Alkoholmengen erforderlich ist, beispielsweise wenn Gegenstände gereinigt werden sollen, die vorher einer spanabhebenden Bearbeitung unter Verwendung von seifenartigen Schmiermitteln unterworfen worden sind. In diesem Fall ist es nämlich zweckmäßig, ein Entfettungsbad anzuwenden, das einen Bestandteil 'enthält, der ermöglicht, daß weitere Mengen' Seife aufgelöst werden können, ohne daß die Homogenität des Bades gestört wird.

Ein anderes Verfahren zur Herstellung der Stoffzusammensetzung, das in vielen Fällen brauchbar ist, besteht darin, daß fettes Öl, z. B. Olivenöl, mit konzentrierter, z. B.-300/oiger Natronlauge' in Gegenwart von Alkohol behandelt wird, bis die Verseifung vollkommen ist, worauf man dann die Flüssigkeit abkühlen läßt, die dabei fest wird. Von dieser Masse wird dann eine genügende Menge dem eigentlichen Fettlösungsmittel hinzugefügt, um die erforderliche Seifenkonzentration zu ergeben.. Erforderlichenfalls wird dann noch eine weitere Menge Alkohol hinzugegeben, um die Lösung homogen %n machen.

Die Entfettungsbehandlung kann in den verschiedenartigsten Vorrichtungen durchgeführt werden, die schon zur Behandlung von Metall und anderen nicht absorbierenden Gegenständen mit flüchtigen Lösungsmitteln vorgeschlagen worden sind. Eine geeignete Apparatur zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht aus einem Gefäß, dessen unterer Teil durch eine senkrechte Wand in zwei Abteilungen geteilt ist, von denen jede dazu dient, die zu behandelnden

Gegenstände aufzunehmen. Dieses Gefäß ist weiterhin mit Einrichtungen zur Erhitzung des eingebrachten Lösungsmittels versehen. Oberhalb der senkrechten Zwischenwand und um den Wandungen des Gefäßes herum sind Kondensationsschlangen angeordnet, an denen das in den unteren Abteilungen verdampfte Lösungsmittel kondensiert. Der eine dieser Behälter ist mit der Entfettungsmischung gefüllt, und der andere ist mit klarem Lösungsmittel gefüllt. Die Flüssigkeiten werden dann erhitzt, und die zu entfettenden Waren werden dann zunächst in die Lösungsmittelmischung eingebracht und dann in das klare Lösungsmittel. Wenn die Waren aus dem Lösungsmittel entfernt werden, läßt man sie oberhalb des Lösungsmittels abtropfen, und sie können dann frei von Fett und anhaftenden festen Teilchen aus dem Behälter entfernt werden.

Durch die Abteilungen der Vorrichtung kann ein Umlauf des Lösungsmittels dadurch erzielt werden, daß das Kondensat, das sich an den Kühlschlangen bildet, der das reine Lösungsmittel enthaltenden Abteilung zugeführt wird und man dann die Flüssigkeit dieser Abteilung in die die Lösungsmittel enthaltende Abteilung überfließen läßt. Auf diese Weise sammelt sich' dann in der das reine Lösungsmittel enthaltenden Abteilung eine Flüssigkeit, die aus dem Fettlösungsmittel besteht -und eine geringe Menge Wasser und Alkohol enthält. In vielen Fällen kann mit dieser Flüssigkeit eine. befriedigende vollkommene Entfettung herbeigeführt werden. Gewünschtenfalls kann die zweite Abteilung ursprünglich mit einer Mischung des. Lösungsmittels mit Alkohol in solchen Verhältnissen gefüllt werden, daß der Alkohol-•40 gehalt der Mischung nicht geändert wird, wenn der Umlauf einsetzt.

Wenn jedoch die Vorbehandlung der Waren derart ist, daß durch diese Wasser in die Entfettungsvorrichtung eingeführt wird, oder in dem Fall, wo Wasser durch Kondensation von Wasserdampf in der Atmosphäre, der an den Kühlschlangen kondensiert, in die Flüssigkeit gelangt, ist es zweckmäßig, dafür zu sorgen, daß sich das Wasser in der Apparatur nicht ansammelt. Dies kann dadurch erreicht werden, daß eine Lösungsmittelzusammensetzung gewählt wird, die nur eine geringe Menge, beispielsweise 2 0/0 Alkohol enthält. In diesem Fall wird eine beschränkte und unschädliche Menge Wasser, die nicht mehr als 1 o/_o ausmacht, mit dem Lösungsmittel mischbar sein, und der Rest kann dadurch abgeschieden werden, daß das Kondensat von den Kühlschlangen einer Wasserabscheidungsvorrichtung bekannter Art zugeleitet wird und dann das Lösungsmittel den Entfettungsabteilungen der Vorrichtung wieder zugeführt wird.

Gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung werden die aus der Lösungsmittelmischung aufsteigenden Dämpfe getrennt kondensiert und- der gleichen Abteilung wieder zugeführt, und es sind dann mehrere, beispielsweise 'zwei oder drei Abteilungen vorgesehen, die reines Lösungsmittel enthalten. Vorzugsweise kann auch ein Umlauf des Lösungsmittels durch die verschiedenen, das klare Lösungsmittel enthaltende Abteilungen vorgesehen sein, und in diesem Fall wird dann das Lösungsmittel in eine Abteilung eingebracht, die lediglich zum Verdampfen des Lösungsmittels dient. Auf diese Weise wird eine Selbstreinigung des Lösungsmittels herbeigeführt. Das Wasser, welches in die Teile der Apparatur gelangt, welche das reine Lösungsmittel enthalten, ist dasjenige, welches von den Gegenständen mit eingebracht wird. Diese geringe Menge kann zum großen Teil ,schon dadurch entfernt werden, daß das Kondensat von den oberhalb der Lösungsmittelbäder befindlichen Kühlschlangen durch einen Wasserabscheider geleitet wird oder durch einen Behälter, der mit wasserfreiem Natriumkarbonat gefüllt ist, bevor das Lösungsmittel wieder in die Abteilung gebracht wird, welche von dem Verdampfer am weitesten entfernt ist, worauf ' dann das reine Lösungsmittel wieder durch die einzelnen Abteilungen läuft. Die Entfettung erfolgt auf diese Weise also mit im wesentlichen reinem Lösungsmittel oder Lösungsmitteldampf. In vielen Fällen hat es sich als möglich erwiesen, auf die Wasserabscheidungs'vorrichtung vollkommen zu verzichten.

Das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren kann, wie schon erwähnt, in einer .der erwähnten Vorrichtungen durchgeführt werden, wobei zweckmäßig die Abteilung, welche die Lösungsmittelmischung enthält, an ihrem Boden mit einer Pumpe in Verbindung steht, welche dazu dient, die Flüssigkeit einer vollkommen geschlossenen hochtourigen Zentrifuge zuzuführen, aus der dann die gereinigte Flüssigkeit dem oberen Teil der gleichen Abteilung wieder zugeführt wird. Das Fassungsvermögen der Pumpe und der Zentrifuge wird derart gewählt, daß pro Minute ein Teil der 30 Volumenteile betragenden Flüssigkeitsmenge in der Abteilung abgezogen wird. Auf diese Weise wird in dieser Abteilung ein Umlauf des Lösungsmittels herbeigeführt, der eine praktisch vollkommene Entfernung der festen Stoffe von den darin eingetauchten Waren ermöglicht, und diese festen Stoffe, die meistens kolloidale Suspensionen in der

Lösung darstellen, werden bei ihrem Durchgang durch die Zentrifuge entfernt. Auf diese Weise wird verhindert, daß sich eine größere Menge der suspendierten Anteile in der Lösungsmittelzusammensetzung anreichert. Trotz der Entfernung der suspendierten festen Stoffe wird es von Zeit zu Zeit zweckmäßig sein, die Lösungsmittelmischung im Hinblick auf das sich darin angesammelte ίο Fett zu erneuern, jedoch ist es nicht erforderlich', diese 'Entfernung des Fettes so oft durchzuführen, wie die Entfernung der in der Flüssigkeit enthaltenen festen Teilchen. Die dabei abgezogene Flüssigkeit kann durch Destillation wieder gereinigt werden, wobei bei dieser Destillation auch gleichzeitig eine Entfernung des Wasserüberschusses stattfindet, ^:der mit dem Lösungsmittel mischbar ist. Dann wird zur Regenerierung der Lösungsmittelmischung diese wieder mit der erforderlichen Seifenmenge versetzt. Es kann unter Umständen auch erforderlich sein, eine geringe Menge Alkohol hinzuzufügen, um den verlorengegangenen Alkohol zu ersetzen, was insbesondere 'der Fall sein wird, wenn der Alkohol flüchtiger ist als der chlorierte Kohlenwasserstoff.

Es sind selbstverständlich auch weitere Abänderungen des Verfahrens möglich. So kann bei der Reinigung der Lösungsmittelmischung durch Zentrifugieren vor der Zentrifuge ein Filter angebracht sein, durch das aus der umlaufenden Flüssigkeit die gröberen Bestandteile entfernt werden. Wenn der Alkohol in der Lösungsmittelzusammensetmng wesentlich stärker flüchtig ist als das Fettlösungsmittel, wird er mit der Zeit aus der Vorrichtung entweichen, und es wird dann notwendig sein, weitere Alkoholmengen hinzuzufügen, um die Mischung homogen zu halten. Wenn andererseits ein Wasserabscheider in Verbindung mit der Apparatur Anwendung findet, wird eine gewisse Menge des Alkohols dadurch mitentfernt, daß er in Wasser löslich ist. Auch in diesem Fall wird es erforderlich sein, den Alkoholgehalt zu ergänzen.

Es können selbstverständlich auch mehr als ein Bad der Lösungsmittelmischung · angewandt werden, beispielsweise zwei Bäder, von denen das eine erhitzt und das andere, kalt ist. Die Gegenstände werden dann erst in das eine und dann in das andere Bad eingetaucht. Bei einer derartigen Einrichtung steht die Zentrifuge zweckmäßigerweise mit der Abteilung in Verbindung, in die die Waren zuerst eingetaucht werden.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   ι . Verfahren zum Entfetten von nicht · absorbierenden Gegenständen, insbesondere solchen aus Metall, dadurch gekennzeichnet, daß diese in einer Lösung behandelt werden, die im wesentlichen aus einem flüssigen, chlorierten, aliphatischen Kohlenwasserstoff besteht, der geringe, etwa 20/0 nicht übersteigende. Mengen von Wasser und von einer wasserlöslichen Seife enthält und ferner eine so große Menge eines ein- oder zweiwertigen Aiko- -hols, daß eine homogene Flüssigkeit gebildet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Seife ein Oleat Anwendung findet.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als chlorierter aliphatischer Kohlenwasserstoff. Trichloräthylen und als Alkohol'Äthylalkohol angewendet werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungsmittelzusammensetzung in der Hitze, beispielsweise unter Sieden, Anwendung findet.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungslösung laufend oder zeitweise einer Zentrifuge zugeführt wird, um feste Stoffe zu entfernen, die in ihr im wesentlichen in kolloidaler Verbindung enthalten sind. _go
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände nach der Behandlung in der Lösungsmittelmischung mit einem flüchtigen Fettlösungsmittel in flüssiger und/oder Dampfform behandelt werden.
7. 7. Lösungsmittelzusammensetzung zum Entfetten von nicht absorbierenden Gegenständen aus Metall o. dgl. gemäß Anspruch ι bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese im wesentlichen aus Trichloräthylen besteht, das 1 bis 70/0 Natrium-· oleat, ι bis¹ 70/0 Äthylalkohol und bis 10/0 Wasser enthält.