DE69300217T2

DE69300217T2 - Verfahren zur Entfettung einer Vielzahl von Objekten.

Info

Publication number: DE69300217T2
Application number: DE69300217T
Authority: DE
Inventors: Daniel Bignon; Jean-Pierre Lallier
Original assignee: Elf Atochem SA
Current assignee: Arkema France SA
Priority date: 1992-05-18
Filing date: 1993-05-13
Publication date: 1995-12-21
Anticipated expiration: 2013-05-14
Also published as: FR2691168B1; FR2691168A1; ES2075767T3; NO931761L; FI932234L; FI100999B; NO931761D0; DE69300217D1; EP0571246A1; ATE124302T1; FI932234A0; NO307573B1; EP0571246B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Behandlung von Oberflächen von Fertigungsgegenständen und insbesondere die industrielle Entfettung einer Mehrzahl von Gegenständen.
Ziel einer Entfettung ist es, von der Oberfläche eines Gegenstands sämtliche Fettprodukte und verschiedene fetthaltige Flecken, die der Gegenstand aufweist, zu entfernen, so daß diese gesäuberte Oberfläche wieder die von Natur aus gegebenen physikochemischen Eigenschaften des Materials, aus dem sie gebildet ist, aufweisen.
Bei diesem Material handelt es sich im allgemeinen um ein Metall oder um eine Metallegierung, insbesondere auf der Basis von Kupfer, Eisen, Aluminium, Zink oder auch einem Edelmetall, wie Gold oder Platin. Bei dem Material kann es sich auch um ein anorganisches Glas, um ein keramisches Material oder ein Kunststoffmaterial handeln.
Wie aus der Veröffentlichung "Comparaison des differentes methodes de degraissage des métaux, Procedes aqueux et procedes aux solvants - European chlorinated solvent association - CEFIC - Brüssel, Dezember 1990, S. 1-15" hervorgeht, stellen die Entfettungsvorgänge einen wesentlichen Schritt bei sämtlichen Herstellungsverfahren dar und führen zur Verbesserung der Qualität und der Zuverlässigkeit der Produkte.
Gemäß dieser Veröffentlichung werden die Entfettungsverfahren im wesentlichen in zwei Gruppen eingeteilt:
1. Verfahren zur Entfettung auf der Basis von chlorierten Lösungsmitteln - in flüssiger Phase oder in Dampfphase -, die in der Industrie seit den 20er-Jahren angewandt werden.
2. Wäßrige Verfahren, die komplizierte Zubereitungen auf der Basis von Wasser, Verseifungsmitteln (Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Silicate, Borate oder Carbonate) und oberflächenaktiven Mitteln sowie einen Spülvorgang mit entmineralisiertem Wasser benötigen, um eine fleckenfreie Oberfläche zu erzielen.
Die Auswirkungen dieser Verfahren auf die Umwelt lassen sich unter folgende Themen einordnen:
(a) Wasserverunreinigung
(b) Abfallprobleme
(c) atmosphärische Emissionen
(d) Energie.
Was die Wasserverunreinigung betrifft, beruhen die Verschmutzungen auf einer schlechten Handhabung der Abfälle oder im Fall von chlorierten Lösungsmitteln auf unbeabsichtigten Einleitungen in Verbindung mit der Lagerung oder auf ungeeigneten Handhabungsmaßnahmen.
Die bei wäßrigen Verfahren erzeugten Abwässer können durch Ultrafiltration und/oder Destillation gereinigt und zurückgeführt werden. Jedoch sind diese Techniken kompliziert, kostspielig und energieaufwendig.
Was die Abfälle betrifft, enthalten die sich bei der Entfettung mit chlorierten Lösungsmitteln ergebenden Rückstände im wesentlichen Öle und Fette. Der Gehalt des chlorierten Lösungsmittels an diesen Rückständen kann durch Destillation verringert werden. Der hochkonzentrierte endgültige Rückstand muß gemäß den gesetzlichen Bestimmungen beseitigt werden (vgl.: Manipulation des résidus et déchets de solvants chlorés, Chimie et Industrie, (1988), S. 522-525.
Die Entfettung durch wäßrige Verfahren erzeugt im allgenieinen Abwasser mit einem Gehalt an chemischen Ausgangsprodukten, die mit entfernten Ölen und Fetten verunreinigt sind. Diese Abwässer müssen in der Reinigungsstation behandelt werden, und der gebildete Schlamm bringt Probleme bei der Beseitigung mit sich.
Was atmosphärische Emissionen betrifft, sind die geltenden gesetzlichen Bestimmungen sehr streng. In bezug auf 1,1,1- Trichlorethan sieht das Protokoll von Montreal gemäß der Londoner Revision von 1990 ein Einfrieren von dessen Verwendung ab 1993 und ein Verbot ab 2005 vor.
Auf dem Energiesektor erfordern die wäßrigen Verfahren im allgemeinen mehr Energie als Verfahren mit chlorierten Lösungsmitteln, insbesondere wenn eine Trocknungsstufe erforderlich ist. Wenn diese Stufe vermieden werden kann, kann der Energieverbrauch von wäßrigen Verfahren geringer ausfallen.
Die vorstehend in Betracht gezogene Energie umfaßt die Herstellung der eingesetzten chemischen Substanzen, die eigentliche Reinigung sowie die Rückführung und die Beseitigung der Abfälle.
Die Veröffentlichung von R. E. Brünig und J. F. Fallot, Nettoyage industriel état actuel des techniques, Oberfläche Surface, Nr. 6, 1991, SHZ Fachverlag Zürich, Schweiz, befaßt sich mit der Entwicklung der Gesetzgebung in bezug auf Reinigungstechniken unter Anwendung von chlorierten Lösungsmitteln. So wird die industrielle Reinigung mit chlorierten Lösungsmitteln in den USA (Kalifornien) möglicherweise verboten, und in Deutschland wird der Gesetzgeber kurzfristig eine praktisch perfekte Abdichtung von Maschinen, in denen chlorierte Lösungsmittel eingesetzt werden, verlangen.
Im Fall der wäßrigen Verfahren, insbesondere der industriellen Reinigung durch Waschlaugen sollen strenge Vorschriften erlassen werden, insbesondere in Deutschland, um den Wasserverbrauch zu beschränken und um Schwierigkeiten mit der Behandlung von Abwässern in kommunalen Kläranlagen zu vermeiden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein industrielles Entfettungsverfahren bereitzustellen, das nicht mit den Nachteilen der beiden vorstehend erwähnten Verfahren behaftet ist, insbesondere was die möglichen Auswirkungen auf die Umwelt betrifft.
Auf dem Gebiet der Erdölindustrie ist das Problem der Gewinnung von schweren Erdölfraktionen, die in porösen Strukturen von Erdölfeldern eingeschlossen sind, Gegenstand von Untersuchungen gewesen, insbesondere von M. V. Ostrovsky und E. Nestaas in Colloids and Surfaces, Bd. 26 (1987), S. 351-373.
Diese Autoren haben theoretisch das mechanische Gleichgewicht eines Öltropfens auf einer festen und ebenen Oberfläche in Gegenwart einer wäßrigen Phase untersucht. Das Öl kann sich von der festen Oberfläche ablösen, wenn die mit dem Cosinus ihres Kontaktwinkels multiplizierte Oberflächenspannung, d. h. die Haftspannung, kleiner als die Haftspannung der wäßrigen Phase an der gleichen festen Oberfläche ist. Die Laboratoriumsuntersuchungen dieser Autoren haben gezeigt, daß die Gegenwart eines oberflächenaktiven Mittels in der wäßrigen Phase unerläßlich ist, um eine Ablösung des Öls zu erreichen.
M. V. Ostrovsky hat in Colloids und Surfaces, Bd. 32 (1988), S. 173-175 eine theoretische Untersuchung über die Parameter veröffentlicht, die oberflächenaktive Mittel in einer Flüssigkeit aufweisen müssen, um ein Öl von einer festen, glatten, homogenen, isotropen und nicht deformierbaren Oberfläche abzulösen.
Die vorstehend angegebene Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren zur Entfettung einer Vielzahl von Gegenständen mit Hilfe einer Entfettungsflüssigkeit erreicht, wobei jeder Gegenstand eine Oberfläche aufweist, die mindestens teilweise mit einer Fettkörperschicht bedeckt ist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß die Flüssigkeit eine Haftspannung aufweist, die größer ist als die Haftspannung des Fettkörpers an der Oberfläche der einzelnen Gegenstände, und daß die Flüssigkeit mit dem Fettkörper praktisch unmischbar oder nur teilweise mischbar ist, wobei das Verfahren für jeden Gegenstand aus folgenden Stufen besteht:
a) Bedecken der Fettkörperschicht mit der Entfettungsflüssigkeit, gegebenenfalls in Verbindung mit einer mechanischen Einwirkung, insbesondere durch Ultraschall, um den Fettkörper von der Oberfläche zu entfernen, indem man ihn in der Flüssigkeit suspendiert, wobei die Oberfläche des Gegenstands nunmehr mit der Flüssigkeit bedeckt ist, die eine höhere Affinität für die Oberfläche aufweist,
b) anschließendes Trennen des Gegenstands von der Suspension, wodurch man den Gegenstand in einer Form erhält, in der die Oberfläche mit einer dünnen Schicht der Flüssigkeit bedeckt ist,
c) Gewinnen der Suspension und Trennen der Suspension in zwei verschiedene Phasen, nämlich
- eine erste Phase, die im wesentlichen den Fettkörper umfaßt, und
- eine zweite Phase, die im wesentlichen die Entfettungsflüssigkeit umfaßt, und
d) Rückführen dieser zweiten Phase in die Stufe a).
In der Stufe a) wird die Fettkörperschicht mit der Entfettungsflüssigkeit durch eine beliebige geeignete Maßnahme bedeckt, insbesondere durch Besprühen oder durch Eintauchen der Oberfläche des Gegenstands in die Entfettungsflüssigkeit.
Die Verwendung eines Sprühstrahls unter Druck ruft auch eine mechanische Wirkung hervor, die das Ablösen der die Oberfläche des Gegenstands bedeckenden Fettkörperschicht erleichtert.
Ferner ist es möglich, die einzelnen Gegenstände in der Entfettungsflüssigkeit zu bewegen.
Dieses Verfahren weist im Vergleich zu den herkömmlichen Verfahren zahlreiche Vorteile auf.
Da die Entfettungsflüssigkeit so gewählt wird, daß sie mit dem Fettkörper praktisch unmischbar oder nur teilweise mischbar ist, findet keine vollständige Auflösung des Fettkörpers in einem Lösungsmittel statt, wie es beispielsweise bei den chlorierten Lösungsmitteln der Fall ist.
Der Fettkörper wird in einer praktisch unverdünnten oder sehr wenig verdünnten Form gewonnen, was einem Sammeln der unterschiedlichen Schichten der Fettkörper der dem erfindungsgemäßen Verfahren unterzogenen Gegenstände entspricht.
Die Entfettungsflüssigkeit, die eine zweite, sich von der Phase des gesammelten Fettkörpers unterscheidende Phase bildet, wird in hervorragender Rückgewinnungsausbeute zurückgeführt.
Da der Fettkörper in der Entfettungsflüssigkeit praktisch unmischbar oder darin nur sehr wenig löslich ist, enthält diese Flüssigkeit im Gleichgewichtszustand nur einen sehr geringen gewichtsprozentualen Anteil an gelöstem Fettkörper. Es findet somit keine erhebliche Verschmutzung der Entfettungsflüssigkeit durch den Fettkörper statt.
Es besteht die Möglichkeit, daß die Entfettungsflüssigkeit kein oberflächenaktives Mittel enthält. Wenn die Entfettungsflüssigkeit kein oberflächenaktives Mittel enthält, stellt dies einen Vorteil dar, da die Zubereitung dieser Flüssigkeit vereinfacht wird.
Vorteilhafterweise umfaßt die Entfettungsflüssigkeit kein organisches Halogenatom. Unter einem organischen Halogen ist ein Halogen zu verstehen, das in der chemischen Formel einer organischen Verbindung enthalten ist. Somit sind für das Verfahren sämtliche einschränkenden gesetzlichen Bestimmungen, die derzeit oder zukünftig bezüglich der Verwendung von Organohalogenprodukten bestehen, irrelevant.
Vorteilhafterweise enthält die Entfettungsflüssigkeit Benzylalkohol.
Insbesondere ist es bevorzugt, daß die Entfettungsflüssigkeit Diacetonalkohol enthält. Bei der Flüssigkeit kann es sich um reinen Diacetonalkohol handeln oder sie kann Additive enthalten, insbesondere eine geringe gewichtsprozentuale Menge an Methanol oder Wasser, bezogen auf das Gesamtgewicht der Flüssigkeit, oder auch Mono- und/oder Dimethylester von Phosphorsäure.
Vorzugsweise weist die Entfettungsflüssigkeit eine Haftspannung von 30 x 10&supmin;³ N/m oder mehr auf. Diese Haftspannung ist im allgemeinen größer als die Haftspannung eines Fettkörpers auf einer metallischen Oberfläche.
Bei den Fettkörpern, die einer Behandlung durch das erfindungsgemäße Verfahren zugänglich sind, kann es sich um beliebige Typen handeln, insbesondere um solche tierischen, pflanzlichen, mineralischen oder synthetischen Ursprungs.
Vorzugsweise werden die einzelnen Gegenstände so gewählt, daß ihre Oberfläche polare hydrophile Gruppen enthält. Dies erleichtert das Abtrennen der Fettkörperschicht, die einen ausgeprägten lipophilen Charakter aufweist.
Vorteilhafterweise handelt es sich bei der zu reinigenden Oberfläche um eine metallische Oberfläche, es kann sich jedoch auch um eine Oberfläche aus anorganischem Glas, aus keramischem Material oder auch aus einem organischen Polymeren handeln.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht in der Tatsache, daß in der Stufe a) die Entfettungsflüssigkeit bei einer Temperatur in der Nähe der Umgebungstemperatur gehalten werden kann, beispielsweise in einem Bereich zwischen 15 und 40ºC.
Dagegen ist es möglich, in der Stufe c) zur Erleichterung der Trennung der beiden Phasen eine Abkühlung der Suspension vorzusehen, um nötigenfalls die sehr geringe Löslichkeit des Fettkörpers in der Entfettungsflüssigkeit und die sehr geringe Löslichkeit der Entfettungsflüssigkeit im Fettkörper noch weiter herabzusetzen.
Außerdem ist es möglich, die erste Phase, die im wesentlichen den Fettkörper umfaßt, durch Abkühlen zu verfestigen, um ihre Gewinnung als Abfallprodukt zu erleichtern.
Vorteilhafterweise wird die Entfettungsflüssigkeit so gewählt, daß sie bei einer Temperatur von 100ºC oder darunter bei Normaldruck verdampfbar ist. Dies ermöglicht es, nach der Stufe b) die dünne Schicht dieser Flüssigkeit, die die Oberfläche des Gegenstands bedeckt, zu verdampfen.
Vorzugsweise wird die Entfettungsflüssigkeit so gewählt, daß sie mit einem verdampfbaren Lösungsmittel bei einer Temperatur von 100ºC oder darunter bei Normaldruck verdampfbar ist.
Ferner ist Diacetonalkohol (DA) oder 4-Hydroxy-4-methyl-2- pentanon, das im erfindungsgemäßen Verfahren eine der bevorzugten Entfettungsflüssigkeiten darstellt, mit Alkoholen, Estern und Wasser mischbar.
Außerdem weist Diacetonalkohol einen sehr geringen Dampfdruck (133 Pa bei 20ºC) (100-fach geringer als der Dampfdruck des chlorierten Lösungsmittels T 111), einen Flammpunkt von +62ºC (im geschlossenen Gefäß), eine gute Stabilität in neutralem Milieu, bei Umgebungstemperatur und in Gegenwart von Metallen auf.
Vorzugsweise wird das verdampfbare Lösungsmittel unter Wasser, Aceton, Methanol, Ethanol oder einem Gemisch davon ausgewählt.
Vorteilhafterweise wird nach der Stufe b) die Oberfläche des mit einer dünnen Schicht der Entfettungsflüssigkeit bedeckten Gegenstands mit dem verdampfbaren Lösungsmittel gewaschen, wodurch diese dünne Flüssigkeitsschicht entfernt und vorübergehend durch eine Lösungsmittelschicht ersetzt wird. Anschließend wird die Oberfläche getrocknet, wodurch sie fettkörperfrei wird.
In der Stufe c) des Verfahrens wird eine zweite Phase erhalten, die im wesentlichen die Entfettungsflüssigkeit umfaßt. Obgleich der Fettkörper mit der Flüssigkeit praktisch unmischbar ist, kann er sich darin doch in sehr geringem Umfang lösen. Bevor man zur Stufe d), die die Rückführung dieser zweiten Phase beinhaltet, übergeht, ist es bevorzugt, sie an einem pulverförmigen Material mit selektivem Adsorptionsvermögen, insbesondere an Aktivkohle, zu reinigen, um ihren Fettkörpergehalt zu vermindern oder den in dieser zweiten Phase enthaltenen Fettkörper vollständig zu entfernen, wodurch man eine Entfettungsflüssigkeit erhält, deren Zusammensetzung im wesentlichen die gleiche wie vor der Entfettung ist.
Diese Reinigung kann auch durch Rektifikation vorgenommen werden.
Die Stufe c) kann durch Dekantieren durchgeführt werden. Man erhält dabei zwei getrennte Phasen, wobei die eine Phase die andere bedeckt und das gesamte Produkt sich in einem geeigneten Behälter befindet.
In dem Fall, in dem die erste Phase auf Fettkörperbasis den Überstand über der zweiten Phase auf der Basis der Entfettungsflüssigkeit bildet, wurde überraschenderweise festgestellt, daß die Entfettung der einzelnen Gegenstände erreicht werden kann, indem man sie in die zweite Phase unter Durchführen durch die erste Phase eintaucht und sodann die einzelnen Gegenstände in umgekehrter Richtung herauszieht, wobei man zuletzt die erste Phase auf Fettkörperbasis durchläuft. Dabei rollt oder gleitet der Fettkörper auf der dünnen Schicht der Entfettungsflüssigkeit, die die Oberfläche des Gegenstands bedeckt.
Zusätzlich zu der vorstehenden Beschreibung wird die Erfindung nunmehr anhand der folgenden Beispiele näher erläutert, wobei das Beispiel 7 sich auf die einzige Figur in der beigefügten schematischen Zeichnung bezieht.

Beispiele

Zur Bewertung der Entfettungswirkung werden zwei unterschiedliche Verfahren angewandt.

Erstes Verfahren

Eine Platte aus oxidationsbeständigem Stahl NM 225, die mit Vaselineöl (vollständig aliphatisches Öl) bestrichen ist, wird 15 Minuten bei Umgebungstemperatur und ohne Anwendung von Ultraschall in das zu untersuchende Lösungsmittel getaucht. Um die Trocknung abzukürzen, wird die Platte rasch mit Methanol gespült (dieser Alkohol stellt ein schlechtes Entfettungsmittel dar), und sodann bei Umgebungstemperatur getrocknet. 10 Wassertropfen werden auf den beiden Seiten der Platte verteilt, was insgesamt 20 Meßwerte für den durch ein Goniometer bestimmten Kontaktwinkel ergibt (dieser Winkel wird gemäß "Testing Surfaces for Cleanliness", W. C. Jones, Metal Finishing, Oktober 1985, S. 13, bestimmt).
Das Entfettungsverhalten wird durch Berechnung des Mittelwerts bewertet. Die Standardabweichungen der Meßwerte spiegeln die Homogenität der Entfettung wider. Dieses statische Verfahren durch einfaches Eintauchen ohne Anwendung von Ultraschall dient nur dazu, die Eignung eines bestimmten Lösungsmittels zu bewerten. Ultraschall, Bewegen, Besprühen und Einsatz erhöhter Temperaturen sind Faktoren, durch die die Entfettungswirksamkeit gesteigert werden kann.

Zweites Verfahren

Ein Gemisch aus polaren und apolaren Ölen wird anstelle des vorstehend eingesetzten Vaselineöls verwendet. Das Gemisch besteht aus 50 Volumen-% Vaselineöl, 25% ELF Aleda EE 40-Öl (phosphorchloriertes Mineralöl) und 25 Volumen-% Etirelf BFE 53-Öl (vollständig chlorfreies Öl) . Eine Metallplatte wird gemäß dem vorstehenden Verfahren entfettet. Die Bewertung der Entfettung unter Verwendung dieses Gemisches aus drei Ölen wird vorgenommen, indem man die Ausbreitung von Wasser auf der Platte beobachtet. Folgendes Bewertungssystem von 0 bis 3 wird herangezogen:
Bewertung = 3: Die Benetzung der Oberfläche (Stahl, Inox oder Aluminium) ist sehr gut.
Bewertung = 2: Das Wasser breitet sich in ausreichendem Maße aus, anschließend beobachtet man aber einen bestimmten Rückgang der Ausbreitung.
Bewertung = 1: Die Benetzung ist nur partiell.
Bewertung = 0: Das Wasser benetzt die Oberfläche nicht. Dieser Fall ist gegeben, wenn eine Oberfläche mit dem Gemisch aus den drei Ölen überzogen ist.
Gemäß diesem zweiten Verfahren werden die Tests in einem größeren Maßstab durchgeführt (Bäder mit 10 Liter). Gelegentlich wird Ultraschall eingesetzt. Ferner werden gelegentlich dem Diacetonalkohol Additive zugesetzt.
Die Haftspannungen (TA) werden bei 20ºC für Vaselineöl und die in den folgenden Beispielen aufgeführten unterschiedlichen Lösungsmittel bestimmt und als Millinewton pro Meter angegeben.

Beispiel 1

Unter Anwendung des ersten Verfahrens wurden verschiedene oxygenierte Lösungsmittel mit klassischen halogenierten Entfettungslösungsmitteln verglichen.
- Mit Vaselineöl überzogene Stahlplatte : = 90º (TA = 30)
- Platte nach 15 min Entfettung mit T 11º (Trichlorethan, TA = 25) : = 52º ± 11º
- Platte nach 15 min Entfettung mit Trichlorethylen (TA = 26) : = 48º ± 10º
- Platte nach 15 min Entfettung mit Trifluortrichlorethan F 113 : = 57º ± 40º
- Platte nach 15 min Entfettung mit Methanol (TA = 23) = 69º ± 9º
- Platte nach 15 min Entfettung mit Methylisobutylcarbinol (TA = 23) : = 62º ± 8º
- Platte nach 15 min Entfettung mit Ethylamylketon (TA = 28) : = 72º ± 6º
- Platte nach 15 min Entfettung mit Methylisobutylketon (TA = 24) : = 68º ± 6º
- Platte nach 15 min Entfettung mit Diacetonalkohol (TA = 31) : = 56º ± 6º
- Platte nach 15 min Entfettung mit N-Methylpyrrolidon (TA = 36) : = 72º ± 8º
- Platte nach 15 min Entfettung mit Dimethylsulfoxid (TA = 34) : = 66º ± 5º
- Platte nach 15 min Entfettung mit Benzylalkohol (TA = 39,5) : = 60º ± 5º
Dieses Beispiel bestätigt die guten Entfettungseigenschaften der halogenierten Lösungsmittel (Kontaktwinkel mit Wasser unter 60º). Überraschenderweise ergibt Diacetonalkohol eine sehr gute Entfettung bei Umgebungstemperatur, wobei eine gute Homogenität der Winkelmessungen und eine mit den halogenierten Lösungsmitteln gleichwertige Wirksamkeit festgestellt wird. Benzylalkohol führte zu guten Ergebnissen, die jedoch unter den Werten von Diacetonalkohol lagen. Diese beiden Lösungsmittel wirken aufgrund ihrer Haftspannungen von mehr als 30 nach einem Mechanismus, der im wesentlichen auf einer Detergenswirkung und nicht auf einer Auflösung, wie es bei den halogenierten Lösungsmitteln der Fall ist, beruht.
Dagegen führten reines N-Methylpyrrolidon und reines Dimethylsulfoxid, die zwar thermodynamisch zur Entfernung von Öl von der Oberfläche geeignet sind, nicht zu günstigen Entfettungsergebnissen. Dennoch können diese beiden Lösungsmittel jeweils Bestandteil einer Entfettungsflüssigkeit sein, um die Polarität zu erhöhen und um somit ihre Haftspannung an die Haftspannung des Fettkörpers am zu entfettenden Gegenstand anzupassen.

Beispiel 2

Die Bewertung der Entfettungswirkung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die Tests mit Diacetonalkohol wurden gemäß dem ersten Verfahren durchgeführt (15- minütiges Eintauchen in das Lösungsmittel bei Umgebungstemperatur) . Die Eigenschaften von Diacetonalkohol wurden mit denen von in der Wärme eingesetztem Trichlorethan T 111 verglichen.
- Mit Vaselineöl überzogene Stahlplatte : = 90º
- Platte nach 15 min Entfettung mit DA : = 56º ± 6º
- Platte nach 15 min Entfettung mit DA unter Zugabe von 3% Methanol (Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des DA) : = 52º ± 2,5º
- Platte nach 7 min Entfettung mit siedendem T 111 : = 61º ± 2,5º
- Platte nach 7 min Entfettung mit T 111 in der Dampfphase : = 63º ± 4,5º
- Platte nach 3 min Entfettung mit siedendem T 111, gefolgt von 1 min Eintauchen in T 111 bei Umgebungstemperatur, gefolgt von 3 min Entfettung mit T 111 in der Dampfphase : = 54º ± 2,5º
Diacetonalkohol ist wirksamer als siedendes T 111 oder T 111 in der Dampfphase, was besonders bemerkenswert ist, da DA bei Umgebungstemperatur eingesetzt wurde. Diacetonalkohol mit einem Zusatz von 3% (Gew.-/Gew.) Methanol bei Umgebungstemperatur ist ebenso wirksam wie ein aus folgenden Schritten bestehender Zyklus: Eintauchen in siedendes T 111, Eintauchen in T 111 bei Umgebungstemperatur, Spülen mit T 111 in der Dampfphase. Dieser Zyklus wird derzeit in Entfettungsvorrichtungen angewandt. Er ist im übrigen wesentlich wirksamer als die Durchführung einer der drei Arbeitsgänge allein.

Beispiel 3

Unter Anwendung des ersten Verfahrens wurde Diacetonalkohol mit einem wäßrigen Waschmittel sowie mit neuen Ersatzprodukten auf der Basis von Propylenglykolethern oder deren Gemischen mit Erdölfraktionen verglichen.
- Mit Vaselineöl überzogene Stahlplatte : = 90º
- Platte nach 15 min Entfettung mit DA : = 56º ± 6º
- Platte nach 15 min Entfettung in dem wäßrigen Waschmittel GL 1740 (bei 50ºC) : = 56,5º±10º
- Platte nach 15 min Entfettung mit 2 -Methoxy- 1 -propanol : = 61º ± 7,5º
- Platte nach 15 min Entfettung in einem Gemisch aus 2-Methoxy-1-propanol und einer C&sub8;-C&sub1;&sub1;-Erdölfraktion : = 63º ± 10º
Trotz der günstigen Ergebnisse ist bei der Verwendung eines wäßrigen Waschmittels ein Erwärmen (50ºC) erforderlich. Ferner ist ein Spülvorgang mit destilliertem Wasser im Hinblick auf erhebliche Salzablagerungen wichtig.
Diacetonalkohol ist selbst ohne Zugabe von Methanol wirksamer als die Entfettungsmittel auf der Basis von 2-Methoxy- 1-propanol.

Beispiel 4

In diesem Beispiel verwendeten wir ein Gemisch aus drei polaren und apolaren Ölen. Das Gemisch diente zur Beschichtung der Stahlplatten aber auch zur Verunreinigung des Entfettungsbades. Es bestand aus 50 Volumen-% Vaselineöl (d = 0,86), 25 Volumen-% Aleda EE 40-Öl (d = 0,896) und 25 Volumen-% Etirelf BFE 53-Öl (d = 0,935). Die beiden erstgenannten Öle sind in Diacetonalkohol unlöslich. Das dritte Öl ist zu 60% (Volumen, bezogen auf DA-Volumen) in Diacetonalkohol löslich. Es wird angenommen, daß das Gemisch der drei Öle in Diacetonalkohol nur zu 20% (Vol./Vol.) löslich ist. Diese geringe Löslichkeit, die in einem Fall, wo stark polare Öle vorliegen, sehr ungünstig ist, ermöglicht eine erhebliche Verringerung der Verunreinigung der Entfettungsbäder.
Es wurden Tests unter Anwendung des zweiten Verfahrens mit DA durchgeführt.

Tests mit Vaselineöl

- Mit Vaselineöl überzogene Stahlplatte: Bewertung = 0
- Nach 15 min Entfettung mit DA ohne Ultraschall: Bewertung = 1,5
- Nach 5 min Entfettung mit DA mit Ultraschall: Bewertung = 2
- Nach 10 min Entfettung mit DA mit Ultraschall: Bewertung = 2,5
- Nach 15 min Entfettung mit DA mit Ultraschall: Bewertung = 3

Tests mit dem Gemisch aus den drei Ölen

- Mit dem Gemisch aus den drei Ölen überzogene Stahlplatte: Bewertung = 0
- Nach 15 min Entfettung mit DA mit Ultraschall: Bewertung = 2-2,5
In einem größeren Maßstab (Stahlplatten von 10 cm² und Bäder von 10 Liter) führt Diacetonalkohol zu gleich günstigen Ergebnissen bei Vaselineöl und bei dem polaren Gemisch der drei Öle.

Verunreinigung des Entfettungsbades mit dem Gemisch aus den drei Ölen

- Mit dem Gemisch aus den drei Ölen überzogene Stahl platte: Bewertung = 0
- Nach 15 min Entfettung mit DA, verunreinigt mit 3,5% (Vol./Vol) des Gemisches der drei Öle, und Anwendung von Ultraschall: Bewertung = 0
- Nach 15 min Entfettung mit DA unter Zusatz von 3% MeOH (Gew./Gew.): Bewertung = 2
- Nach 15 min Entfettung mit DA unter Zusatz von 5% Phosphorsäuremethylester (Gew.-% in bezug auf DA), neutralisiert mit Triethanolamin, und 5% Wasser: Bewertung = 2
Durch Versetzen des Diacetonalkohols mit Methanol oder Phosphorsäuremethylester gelangt man selbst dann noch zu einer guten Entfettung, wenn das Bad mit 3,5 Volumen-% des Gemisches aus den drei Ölen verunreinigt ist (dies entspricht einer Entfettung von 3500 Platten).

Beispiel 5

Die Platten aus nicht oxydierbarem Stahl NM 225 wurden mit einem Öl, das aus drei unterschiedlichen Ölen ausgewählt war, überzogen, sodann mit einer flüssigen Zusammensetzung entfettet, die folgende gewichtsprozentuale Anteile enthielt: 89% DA, 10% Wasser und 1% eines 50/50-Gemisches (Gew./Gew.) Mono- und Dimethylester von Phosphorsäure, neutralisiert mit Triethanolamin.
Die Entfettung wurde 5 Minuten unter Ultraschall gemäß dem ersten Verfahren durchgeführt, wobei die Bewertung der Entfettung durch Beobachtung der Ausbreitung des Wassers auf der Platte in analoger Weise wie in Beispiel 4 vorgenommen wurde. Folgende Ergebnisse wurden erzielt:
- Vaselineöl: Bewertung = 2 - 3
- Gemisch aus den drei Ölen: Bewertung = 2 - 3
- MAGNA BDX 68-Öl (CASTROL): Bewertung = 0

Beispiel 6

Die Entfettung wird auf analoge Weise wie in Beispiel 5 durchgeführt, wobei aber eine Entfettungsflüssigkeit aus 50 Gew.-% DA und 50 Gew.-% Dimethylsulfoxid verwendet wird:
- MAGNA BDX 68-Öl Bewertung = 2 - 3

Beispiel 7

Dieses Beispiel beschreibt unter Bezugnahme auf die einzige Figur einen Prototyp einer Entfettungsvorrichtung 1 mit zwei Bädern unter Verwendung von Diacetonalkohol (DA) . Die Bewertungstests für die Entfettung wurden gemäß dem zweiten Verfahren durchgeführt.
Die Vorrichtung 1 umfaßt ein erstes Becken 2, das partiell mit einem ersten Bad gefüllt ist, das in Form einer ersten Ölphase 6 vorliegt, die eine im wesentlichen aus Diacetonalkohol (DA) bestehende zweite Phase 5 bedeckt.
Die überstehende Phase 6 läuft in die Dekantiervorrichtung 4 über und bildet eine Ölsäule 7, deren Höhe in der Dekantiervorrichtung sich während der aufeinanderfolgenden Reinigung von Gegenständen vergrößert.
Diese Ölsäule 7 bildet den Überstand über einer Schicht 8 aus DA, die aus dem Überlauf des Behälters 2 herrührt oder sich durch Beendigung des Dekantiervorgangs der Phasen 5, 6 ergibt.
Eine Leitung 9, in der eine Pumpe 10 und ein Dreiwegventil 11 vorgesehen ist, verbindet den Boden der Dekantiervorrichtung 4 mit dem Boden des Behälters 2.
Diese Leitungsführung und die Pumpe ermöglichen es, die Schicht 8 aus DA in die zweite Phase 5 des Behälters 2 zurückzuführen oder das Öl der Säule 7 einer Leitung 12 zur Gewinnung des Öls mit dem Ziel einer abschließenden Entsorgungsbehandlung zuzuführen.
Diese Vorrichtung 1 umfaßt ferner einen zweiten Behälter 3 der partiell mit einem Bad 13 aus DA gefüllt ist. Dieses Bad nimmt nur zu entfettende Gegenstände oder Teile auf, die nacheinander die Phasen 5 und 6 des ersten Behälters 2 durchlaufen haben.
Der Entfettungsweg unter Eintauchen der Gegenstände ist für einen Gegenstand 15 mit der gestrichelten Linie 14 angedeutet.
Das erste Bad ermöglicht es, den Großteil des Öls zu entfernen. Das Öl wird an der Oberfläche des DA dekantiert und findet sich in der oberen Phase der Dekantiervorrichtung 4 wieder. Dabei wird ein Großteil der Verunreinigung des ersten Bads ebenfalls beseitigt. Jedoch sind bestimmte polare Öle in DA löslich. Um eine sehr gute Entfettung zu erreichen, wird die Einrichtung durch das zweite Bad 13 aus sauberem DA vervollständigt. Dieses Bad dient zur Beendigung des Entfettungsvorgangs. Seine Lebensdauer ist sehr hoch.
Das erste Bad aus DA ist mit 3,5 Volumen-% des Gemisches aus den drei Ölen verunreinigt.
- 10 min Entfettung nur im ersten Bad: Bewertung = 0,5
- 5 min Entfettung (erstes Bad) + 5 min Entfettung (zweites Bad) : Bewertung = 2,5
Das Entfettungsverfahren bei Umgebungstemperatur ist somit besonders wirksam. Außerdem ergibt sich eine sehr langsame Verunreinigung der Entfettungsbäder. Unter Bedingungen einer extremen Verunreinigung erweist sich das Bad immer noch als funktionsfähig.

Claims

1. Verfahren zur Entfettung einer Vielzahl von Gegenständen (15) mit Hilfe einer Entfettungsflüssigkeit, wobei jeder Gegenstand eine Oberfläche aufweist, die mindestens teilweise mit einer Fettkörperschicht bedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit eine Haftspannung aufweist, die größer ist als die Haftspannung des Fettkörpers an der Oberfläche der einzelnen Gegenstände, und daß die Flüssigkeit mit dem Fettkörper praktisch unmischbar oder nur teilweise mischbar ist, wobei das Verfahren für jeden Gegenstand aus folgenden Stufen besteht:

a) Bedecken der Fettkörperschicht mit der Entfettungsflüssigkeit, gegebenenfalls in Verbindung mit einer mechanischen Einwirkung, insbesondere durch Ultraschall, um den Fettkörper von der Oberfläche zu entfernen, indem man ihn in der Flüssigkeit suspendiert, wobei die Oberfläche des Gegenstands nunmehr mit der Flüssigkeit bedeckt ist, die eine höhere Affinität für die Oberfläche aufweist,

b) anschließendes Trennen des Gegenstands von der Suspension, wodurch man den Gegenstand in einer Form erhält, bei der die Oberfläche mit einer dünnen Schicht der Flüssigkeit bedeckt ist,

c) Gewinnen der Suspension und Trennen der Suspension in zwei verschiedene Phasen, nämlich

- eine erste Phase (6, 7), die im wesentlichen den Fettkörper umfaßt, und

- eine zweite Phase (5, 8), die im wesentlichen die Entfettungsflüssigkeit umfaßt, und

d) Rückführen dieser zweiten Phase in die Stufe a).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfettungsflüssigkeit kein oberflächenaktives Mittel umfaßt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfettungsflüssigkeit kein organisches Halogenatom umfaßt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfettungsflüssigkeit Diacetonalkohol umfaßt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfettungsflüssigkeit Benzylalkohol umfaßt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfettungsflüssigkeit eine Haftspannung von 30 x 10&supmin;³ N/m oder mehr aufweist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Gegenstand eine Oberfläche aufweist, die polare hydrophile Gruppen umfaßt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche metallisch ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche aus anorganischem Glas oder aus Keramik ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche aus einem organischen Polymeren ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe a) bei einer Temperatur der Entfettungsflüssigkeit von 15 bis 40ºC durchgeführt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfettungsflüssigkeit bei Normaldruck bei einer Temperatur von 100ºC oder darunter verdampfbar ist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Stufe b) die dünne Schicht aus der die Oberfläche des Gegenstands bedeckenden Flüssigkeit abgedampft wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfettungsflüssigkeit mit einem Lösungsmittel mischbar ist, das bei atmosphärischem Druck bei einer Temperatur von 100ºC oder darunter verdampfbar ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das verdampfbare Lösungsmittel unter Wasser, Aceton, Methanol, Ethanol oder einem Gemisch davon ausgewählt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Stufe b) die Oberfläche des mit einer dünnen Schicht aus der Flüssigkeit bedeckten Gegenstands mit einem verdampfbaren Lösungsmittel gewaschen und sodann getrocknet wird, um eine Oberfläche ohne Fettkörper zu erhalten.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Phase, die im wesentlichen die Flüssigkeit umfaßt, an einem pulverförmigen Material mit selektivem Adsorptionsvermögen, insbesondere an Aktivkohle, gereinigt wird, bevor sie in die Stufe a) des Verfahrens zurückgeführt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe a) durch Eintauchen des Gegenstands in die Entfettungsflüssigkeit durchgeführt wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung in der Stufe c) durch Dekantieren durchgeführt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe a) der Entfettung durchgeführt wird, indem man die einzelnen Gegenstände in die zweite Phase, die von der ersten Phase bedeckt ist, eintaucht, und die Trennung der Stufe b) durchführt, indem man jeden einzelnen Gegenstand aus der zweiten Phase und dann aus der ersten Phase herauszieht.