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Die Erfindung betrifft Metallreiniger-Zusammensetzungen,
insbesondere eine wässrige
Metallreiniger-Zusammensetzung, sowie ein Verfahren zur Verwendung
derselben, wobei die Zusammensetzung bei einer niedrigen Waschtemperatur
ohne Hilfe einer mechanischen Wirkung eine industrielle Verschmutzung
von den Metalloberflächen
im Wesentlichen entfernen kann.
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Bei vielen Industrien, wie bspw.
Autoteile-Reparaturund -Auswechselkundendienst und dergleichen, müssen die
mechanischen Bestandteile vor der Inspektion, Reparatur oder deren
Austausch gesäubert
werden. Diese Teile waren gewöhnlich
verschiedenen industriellen Verschmutzungen ausgesetzt, wie Schmutz, Fett, Öl, Farbe
usw., die für
eine effiziente Reparatur oder die Wartung entfernt werden müssen.
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Zum Reinigen dieser mechanischen
Teile verwendet man eine Vielzahl von Metallreinigern. Es werden bspw.
Metallreiniger auf Lösungsmittelbasis
verwendet, die entweder halogenierte oder nichthalogenierte Kohlenwasserstoffe
enthalten. Stark alkalische wässrige
Detergenzsysteme werden ebenfalls zum Reinigen von Metallteilen
verwendet. Die Verwendung dieser Reiniger auf Lösungsmittel-Basis oder wässriger
Basis hat jedoch Sicherheitsprobleme für Umwelt oder für den Arbeiter
aufgeworfen.
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Es werden zwar halogenierte Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel, wie Chlorfluor-Kohlenwasserstoffe (CFCs),
Trichlormethan, Methylenchlorid und Trichlorethan (Methylchloroform)
in der Industrie zum Metallreinigen verwendet, jedoch sind Sicherheits-,
Umwelt- und Kostenfaktoren, die mit ihrer an Abfallentsorgungsprobleme
gekoppelten Verwendung einhergehen, negative Aspekte der Verwendung
solcher Lösungsmittel.
Bald ist ein weltweites und in den USA geltendes Verbot der meisten
halogenierten Lösungsmittel
in Aussicht, das vom Montreal-Protokoll, Clean Air Act and Executive
and Departmental Directives in Kraft gesetzt wird.
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Nicht-halogenierte Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel,
wie Toluol, Stoddard-Lösungsmittel
und ähnliche
organische Verbindungen, wie Ketone und Alkohole, sind gewöhnlich entflammbar,
stark flüchtig
und werden zweifelhafterweise zum kontinuierlichen Gebrauch rezykliert.
Diese Faktoren, zusammen mit der ungünstigen Sicherheit, den Umwelt-
und Kostenfaktoren, machen die nichthalogenierten Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel
für eine
praktische Erwägung
uninteressant. Die meisten geeigneten organischen Lösungsmittel, die
als flüchtige
organische Verbindungen (VOCs) klassifiziert werden, verschmutzen
bspw. die Atmosphäre, fördern die
Bildung einer toxischen Zone auf dem Bodenniveau, und tragen zum
Bestand der Treibhausgase bei.
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Es gibt wässrige Reinigungssysteme zur
Bewältigung
einiger der innewohnenden negativen Umwelt- und Gesundheitsaspekte,
die mit den Reinigungssystemen auf Lösungsmittelbasis einhergehen.
Wässrige Reinigungssysteme
haben leider ebenfalls Nachteile.
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Wässrige
Lösungen,
die zum Reinigen industriell verschmutzter Metalloberflächen verwendet
werden, sind bspw. gewöhnlich
nur bei relativ hohen Waschtemperaturen, bspw. 60°C (140°F) und darüber, wirksam. Solch
hohe Waschtemperaturen sind von Nachteil, und zwar wegen der höheren Energiekosten
gegenüber
einem Waschen bei niedrigeren Temperaturen, und der Schwierigkeit,
solch hohe Temperaturen aufrecht zu erhalten. Bei wässrigen
Lösungen
führt jedoch
eine niedrigere Waschtemperatur gewöhnlich leider zu einem verringerten
Wascheffekt als bei höheren
Waschtemperaturen. Man möchte
daher eine wässrige
Metallreinigerzusammensetzung bereitstellen, die bei niedrigen Waschtemperaturen
eine hohe Reinigungsleistung bereitstellt.
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Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung
der wässrigen
Reiniger beruht auf der hohen Oberflächenspannung von Wasser und
dem Bestreben der Detergenzien im wässrigen Reiniger, beim Bewegen
des Reinigungsbades aufzuschäumen,
wie es in dem Bad oder durch die Verwendung von Sprühdüsen zum
Aufbringen der Reinigungslösung
auf die zu reinigenden Metallkomponenten geschieht. Das Schäumprofil
eines wässri gen
Reinigers ist eine wichtige Eigenschaft. Das Vorhandensein von Schaum
macht den Einsatz von Maschinen mit hoher mechanischer Bewegung
aufgrund von übermäßigem Schäumen oft
unpraktisch. Stark schäumende
Reiniger sind besonders bei Sprühausrüstung problematisch.
Neben dem Schaum, der die Ausrüstung
verlässt,
kann ein Schäumen
eine Pumpenkavitation und den selektiven Verlust von Oberflächenmitteln
bewirken. Das Vorhandensein von Schaum kann ebenfalls das Überströmen von
Flüssigkeiten
auf Fußböden sowie
Schwierigkeiten beim Beobachten des Reinigungsvorgangs durch Sichtöffnungen
und dergleichen in der Vorrichtung verursachen. Entgegen der landläufigen Meinung
trägt das
Schäumen
nicht zum Reinigen bei und ist daher für das Tauch- oder Sprühreinigen
nicht notwendig. Gewöhnlich
sind schaumarme Reiniger bevorzugt, da sie in Tauch-, Immersions-,
Ultraschall- und Sprühausrüstung verwendet
werden können.
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Es hat sich herausgestellt, dass
die Schaumbildung bei herkömmlichen
wässrigen
Metallreinigungs-Zusammensetzungen
mit steigender Temperatur sinkt. Bei solchen Zusammensetzungen bewirkt
die Verwendung von relativ niedrigen Waschtemperaturen eine starke
Schaumbildung, die solche Reinigungszusammensetzungen zur Verwendung
bei niedrigen Temperaturen ungeeignet macht.
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Wie vorstehend erwähnt scheint
das Bewegen der Reinigungslösung
das Schäumen
zu induzieren. Somit ist ein Weg zur Reduktion der Schaumbildung
die Reduktion oder Eliminierung der Bewegung der Reinigungslösung. Man
möchte
daher eine wässrige
Metallreinigerzusammensetzung bereitstellen, die industrielle Verunreinigungen
von Metalloberflächen
bei niedrigen Waschtemperaturen ohne besonderes Bewegen der Reinigungszusammensetzung
im Wesentlichen beseitigen kann, wodurch ein übermäßiges Schäumen während des Gebrauchs der Zusammensetzung
vermieden wird.
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Ein weiterer Nachteil bei wässrigen
Reinigern, die Natriumhydroxid oder organische Lösungsmittel enthalten, wie
Alkanolamin, Ether, Alkohole, Glycole, und dergleichen, ist, dass
diese Reiniger übermäßig alkalisch
sind, d. h. sie haben pH-Werte von 13 und mehr. Diese stark alkalischen
wässrigen
Lösungen
sind für Metalloberflächen stark
korrodierend, stark toxisch und gefährlich in der Handhabung, so
dass sie extreme Sicherheitsmaßnahmen
erfordern, damit ein Kontakt mit der Haut vermieden wird. Wässrige Reiniger,
die organisches Lösungsmittel
enthalten, haben die hier zuvor erörterten Toxizitäts- und
Umweltprobleme.
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Man möchte daher eine wässrige Niedertemperatur-Reinigerzusammensetzung
bereitstellen, die für Metalloberflächen nicht
korrodierend ist, nicht toxisch oder schwierig in der Handhabung
ist.
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Es ist ebenfalls wichtig, dass die
wässrigen
Metallreiniger wiederverwendbar sind, damit sich diese Reiniger ökonomisch
lohnen. Es ist daher im industriellen Maßstab nicht praktisch, ein
wässriges
Reinigungsbad nach einmaligem Gebrauch zu entsorgen. Viele der jetzt
erhältlichen
Reiniger auf wässriger
Basis, verwenden Reinigungsmittel, die Schmutz, Fett oder Öl effizient
von der Metalloberfläche
entfernen können,
die aber leider die Verunreinigungen leicht emulgieren, so dass
die Verunreinigungen in der gesamten wässrigen Lösung stark dispergiert oder
solubilisiert sind. Diese stark emulgierten Reinigungszusammensetzungen
sind schwierig zu behandeln, damit die Verunreinigungen aus dem
wässrigen
Reiniger getrennt werden, und folglich wird die Reinigungslösung in
einem relativ kurzen Zeitraum verbraucht und muss ersetzt werden,
so dass wiederum eine wirksame Reinigung der Metallteile und dergleichen
erzielt wird. Man möchte
einen wässrigen Metallreiniger
bereitstellen, der die Verunreinigungen von der Metalloberfläche effizient
entfernen kann, der aber die leichte Trennung dieser Verunreinigungen
aus der Reinigerlösung
ermöglicht,
so dass eine wirksame und verlängerte
Wiederverwendung der Lösung
ermöglicht
wird.
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Neben den vorstehend aufgeführten wünschenswerten
Eigenschaften möchte
man auch, dass ein wässriger
Metallreiniger mit einer relativ breiten Vielzahl von Metallen kompatibel
ist, so dass diese Reiniger zum Reinigen einer großen Vielzahl
von Metallsubstraten verwendet werden können.
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Beispiele für wässrige metallreinigende Formulierungen
finden sich in
US 5342450 ,
WO 96/09366 und WO 97/105222.
US
5342450 beschreibt ein Verfahren zum Reinigen einer Edelstahl-Bratpfanne
mit einer nichtkorrodierend wirkenden chemischen Zusammensetzung,
umfassend ein alkalisches Mittel, einen Chelatbildner und ein nicht-ionisches,
kationisches, zwitterionisches, und anionisches Oberflächenmittel.
Das bevorzugte nichtionische Oberflächenmittel ist ein Gemisch
aus zwei ethoxylierten Fettsäurealkoholen,
die jeweils einen Rest R mit 9 bis 11 Kohlenstoffatomen aufweisen,
und die mit einem Durchschnitt von 2,5 bzw. 6 Molen Ethylenoxid
ethoxyliert sind. Das Verfahren erfordert das Kochen der Zusammensetzung
in der Bratpfanne, damit die Verschmutzung beseitigt wird. WO 96/09366
beschreibt eine wässrige
Metallreiniger-Zusammensetzung,
umfassend eine Alkalität-verleihende
Komponente, ein schwach emulgierendes wenig schäumendes Oberflächenmittel
und ein N-Alkyl-1-2-pyrrolidon. WO 97/05222 beschreibt ein Verfahren
und eine Zusammensetzung zum Reinigen der Metalle bei 20 bis 80°C. Die erste
Komponente der Zusammensetzung kann aus Aminoxid, nicht-ionischen,
anionischen und amphoteren Oberflächenmitteln ausgewählt werden.
Zwei Beispiele beschreiben eine Zusammensetzung, die zwei nicht-ionische
Tenside mit im Mittel 8 Ethylenoxidresten pro Molekül und einen
HLB-Wert von 12,5, bzw. 5,6 Ethylenoxid-Reste pro Molekül und einen
HLB-Wert von 11,2 bis 12,3 aufweisen.
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Die Erfindung beruht auf der Entdeckung,
dass die Verwendung einer spezifischen Oberflächenmittel-Formulierung in einer alkalischen wässrigen
Reinigerzusammensetzung eine solche Reinigerzusammensetzung mit
verbesserter Fähigkeit
zur Reinigung von Metalloberflächen
bei relativ niedrigen Waschtemperaturen und ohne erhebliches Bewegen
der Reinigerzusammensetzung bereitstellt. Diese Erfindung beruht
insbesondere auf der Entdeckung, dass ein Oberflächenmittelgemisch, das Oberflächenmittel
mit einem ethoxylierten linearen Primäralkohol mit einer relativ
kurzen hydrophoben Kohlenstoffkettenlänge enthält, einem alkalischen wässrigen
Metallreiniger erheblich bessere Niedertemperatur-Metallreiniger-Eigenschaften
verleiht als ein Oberflächenmittel
mit einem ethoxylierten linearen Primäralkohol mit einer relativ
langen hydrophoben Kohlenstoffkettenlänge.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft
folglich eine Wirkstoffformulierung, die nach Mischen mit Wasser
eine alkalische Metallreinigerzusammensetzung ergibt, umfassend:
- (1) eine Komponente, welche eine Alkalität bereitstellt;
und
- (2) ein Oberflächengemisch,
umfassend
- (a) mindestens ein erstes Oberflächenmittel mit einem nichtionischen,
ethoxylierten linearen Primäralkohol, dessen
hydrophobe Kohlenstoffkette 9 bis 11 Kohlenstoffatome lang ist und
im Mittel mit 2,5 Mol Ethylenoxid ethoxyliert ist;
- (b) mindestens ein zweites nichtionisches Oberflächenmittel
mit einem nichtionischen, ethoxylierten linearen Primäralkohol,
dessen hydrophobe Kohlenstoffkette 9 bis 11 Kohlenstoffatome lang
ist und im Mittel mit 6,0 Mol Ethylenoxid ethoxyliert ist; und
- (c) mindestens ein drittes Oberflächenmittel, wobei das dritte
Oberflächenmittel
ein N-Alkylpyrrolidon-Oberflächenmittel
ist.
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Bei bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsformen
ist das N-Alkylpyrrolidon-Oberflächenmittel ein
N-(n-Alkyl)-2-pyrrolidon,
dessen Alkylrest 6 bis 15 Kohlenstoffatome umfasst, vorzugsweise
N-Octylpyrrolidon. Der Wirkstoffanteil der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
enthält
ebenfalls vorzugsweise mindestens ein anionisches Oberflächenmittel.
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Die erfindungsgemäße Reinigerzusammensetzung
wird vorzugsweise in Form eines wässrigen Konzentrates bereitgestellt,
der weiterhin zum Gebrauch in Wasser verdünnt wird.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Industrieschmutzmaterialen von
damit verunreinigten Metalloberflächen mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung.
Ein solches Verfahren beinhaltet das Aufbringen der Metallreinigerzusammensetzung
auf die verschmutzte Metalloberfläche bei einer Temperatur von
nicht mehr als 43°C
(110°C)
und für
eine so große
Zeitspanne, dass sämtliche
oder im Wesentlichen sämtliche
Verschmutzungen von der Metalloberfläche beseitigt werden. Die bei
dem erfindungsgemäßen Reinigungsverfahren
verwendete Waschtemperatur ist nicht größer als 43°C (110°C), vorzugsweise 21°C (70°F) bis 38°C (100°F), und am
stärksten
bevorzugt von 21°C
(70°F) bis
weniger als 32°C (90°F). Das Reinigen
der Metalloberfläche
mit der erfindungsgemäßen Reinigerzusammensetzung
erfolgt vorzugsweise ohne Wesentliches Bewegen der wässrigen
Zusammensetzung gegen die Metalloberfläche. Ein weiterer Aspekt der
Erfindung betrifft den Wirkstoffanteil der erfindungsgemäßen wässrigen
Reinigerzusammensetzung.
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Ein primärer Vorteil der erfindungsgemäßen wässrigen
Reinigerzusammensetzung ist, dass diese industrielle Verschmutzungen
von Metalloberflächen
bei relativ niedrigen Waschtemperaturen entfernen kann.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen wässrigen
Reinigerzusammensetzung ist, dass sie effizient industrielle Verschmutzungen
von Metalloberflächen
bei relativ niedrigen Waschtemperaturen und ohne wesentliches Rühren der
wässrigen
Reinigerzusammensetzung entfernen kann, wodurch wesentliches Schäumen der
Zusammensetzung während
ihrer Verwendung vermieden wird.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen wässrigen
Metallreinigerzusammensetzung ist, dass sie effizient industrielle
Verschmutzungen von Metalloberflächen
entfernen kann und ebenfalls eine einfache Trennung der Verschmutzungen
aus der wässrigen
Zusammensetzung ermöglicht,
so dass man die Reinigerzusammensetzung effizient und lang dauernd
verwenden kann.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen wässrigen
Reinigerzusammensetzung ist ihre Kompatibilität mit einem relativ breiten
Spektrum an Metallsubstraten.
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Neben den vorstehend genannten Vorteilen,
ist die erfindungsgemäße Zusammensetzung
umweltsicher, im wesentlichen nicht-korrodierend gegenüber Metall,
nicht-toxisch, und nicht gefährlich
bei der Handhabung.
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Wie vorstehend erwähnt betrifft
die Erfindung eine wässrige
Metallreinigerzusammensetzung und ein Verfahren zu ihrer Verwendung,
wobei die Zusammensetzung eine Oberflächenformulierung umfasst, die
es ermöglicht,
dass die Zusammensetzung effizient industrielle Verschmutzungen
von einer Metalloberfläche
bei einer relativ niedrigen Waschtemperatur und ohne Wesentliches
Bewegen der Reinigungszusammensetzung gegen die Metalloberfläche entfernen
kann.
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Der Begriff "industrielle Verschmutzung" steht für Verschmutzungen,
wie bspw. Fette, Öle,
Schmiermittel, Rostschutzmittel, und andere Verfahrensschmutzstoffe.
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Der Begriff "Bewegen", wie er in Bezug auf die erfindungsgemäße Reinigerzusammensetzung
verwendet wird, soll nicht nur ein Bewegen der Zusammensetzung,
sondern auch eine Kreiselbewegung der Zusammensetzung umfassen.
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Die erfindungsgemäße Reinigerzusammensetzung
ist alkalisch und hat vorzugsweise einen pH-Wert von mehr als 7,5
bis 11,0, damit die Zusammensetzung weniger gefährlich in der Verwendung und
Handhabung ist als hochalkalische wässrige Reiniger, wie die aus
Natriumhydroxid oder wässrigen
Alkanolaminlösungen.
Stärker
bevorzugt hat die erfindungsgemäße wässrige Reinigerzusammensetzung
einen pH-Wert von mindestens
etwa 8,0 bis weniger als 11,0, damit die übliche Metalloberfläche effizient
gereinigt wird. Am stärksten
bevorzugt hat die erfindungsgemäße wässrige Reinigerzusammensetzung
einen pH-wert von etwa 8,0 bis etwa 10,0, damit Dreck, Fett, Öl, und andere
Verschmutzungen von der Metalloberfläche effizient werden, ohne
dass das Metallsubstrat anläuft
oder sich verfärbt,
und auch damit die Verwendung, der Umgang mit und die Entsorgung
der Rei nigerlösung
ohne Verbrennung und Entzündung
der menschlichen Haut erfolgen kann.
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Die erfindungsgemäße Reinigerzusammensetzung,
welche enthält:
(A) einen Wirkstoffanteil, bestehend aus einer Komponente, die Alkalität verleiht
und einem Oberflächenmittelgemisch,
und (B) einen wässrigen
Anteil. Das Oberflächenmittelgemisch
besteht aus (a) mindestens einem ersten Oberflächenmittel mit einem nichtionischen,
ethoxylierten linearen Primäralkohol,
dessen hydrophobe Kohlenstoffkette 9 bis 11 Kohlenstoffatome lang
ist und im Mittel mit 2,5 Mol Ethylenoxid ethoxyliert ist; (b) mindestens
einem zweiten Oberflächenmittel
mit einem nichtionischen, ethoxylierten linearen Primäralkohol,
dessen hydrophobe Kohlenstoffkette 9 bis 11 Kohlenstoffatome lang
ist und im Mittel mit 6,0 Mol Ethylenoxid ethoxyliert ist; und (c)
einem N-Alkylpyrrolidon-Oberflächenmittel.
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Die alkalitätsverleihende Komponente (A)(1)
in der erfindungsgemäßen wässrigen
Reinigerzusammensetzung kann aus einem oder mehreren alkalischen
Salzen bestehen. Geeignete alkalische Salze oder Gemische davon
können
den gewünschten
pH-Wert verleihen. Am stärksten
geeignet sind die Salze von Kalium und Natrium. Besonders bevorzugt
sind die Kalium- und Natriumcarbonate und -bicarbonate, die sicher, ökonomisch
und umweltfreundlich sind. Die Carbonat-Salze umfassen bspw. Kaliumcarbonat,
Kaliumcarbonatdihydrat, Kaliumcarbonattrihydrat, Natriumcarbonat,
Natriumcarbonatdecahydrat, Natriumcarbonatmonohydrat, Natriumsesquicarbonat
und die Doppelsalze und Gemische davon. Die Bicarbonatsalze umfassen
Kaliumbicarbonat und Natriumbicarbonat und Gemische davon. Gemische
von Carbonat- und Bicarbonatsalzen sind ebenfalls besonders geeignet.
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Andere geeignete, wenn auch nicht
bevorzugte, alkalische Salze, die sich als alkalitätsverleihende Komponente
verwenden lassen, umfassen die Alkalimetall-ortho- oder Komplexphosphate.
Die Komplexphosphate sind wegen ihrer Fähigkeit zur Chelatbildung der
Wasserhärte
und von Schwermetallionen besonders effizient. Die Komplexphospha te
umfassen bspw. Natrium- oder Kaliumpyrophosphat, Tripolyphosphat
und Hexametaphosphate.
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Zusätzliche geeignete alkalische
Salze, die sich als alkalitätsverleihende
Komponente eignen, umfassen die Alkalimetallborate, Acetate, Citrate,
Tartrate, Succinate, Silikate, Phosphonate, Edate usw.
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Bei besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsformen
ist die alaklitätsverleihende Komponente
ein Gemisch aus Kaliumcarbonat und Kaliumbicarbonat oder ein Gemisch
von Kaliumcarbonat und Natriumcarbonat.
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Die alkalitätsverleihende Komponente ist
vorzugsweise in der erfindungsgemäßen wässrigen Reinigerzusammensetzung
in einer so großen
Menge zugegen, dass die Zusammensetzung einen alkalischen pH-Wert
im vorstehend genannten Bereich erhält, d. h. über 7,5 bis zu 11,0, stärker bevorzugt
mindestens etwa 8,0 bis 11,0 und am stärksten bevorzugt etwa 8,0 bis
etwa 10,0.
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Der Wirkstoffanteil der erfindungsgemäßen Reinigerzusammensetzung
enthält
vorzugsweise etwa 20% bis etwa 80% der alkalitätsverleihenden Komponente.
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In dem Oberflächenmittelgemisch (A)(2) der
erfindungsgemäßen Reinigerzusammensetzung
besteht die Oberflächenkomponente
(a) aus mindestens einem (vorzugsweise einem Gemisch von einem)
ersten Oberflächenmittel
mit einem nichtionischen, ethoxylierten linearen Primäralkohol,
dessen hydrophobe Kohlenstoffkette 9 bis 11 Kohlenstoffatome lang
ist und im Mittel mit 2,5 Mol Ethylenoxid ethoxyliert ist. Die Kurzbezeichnung
für ein
solches Oberflächenmittel
ist C9-11(EO)2,5OH.
Ein besonders geeignetes C9-11(EO)2,5OH-Oberflächenmittel
ist kommerziell erhältlich
von der Shell Company unter der Bezeichnung Neodol®91–2,5.
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Die Oberflächenkomponente (2)(b) des Oberflächenmittelgemischs
besteht aus mindestens einem zweiten Oberflächenmittel mit einem nichtionischen,
ethoxylierten linearen Primäralkohol,
dessen hydrophobe Kohlenstoffkette 9 bis 11 Kohlenstoffatome lang
ist und im Mittel mit 6,0 Mol Ethylenoxid ethoxyliert ist. Die Kurzbezeichnung
für die
Oberflächenkomponente
(2)(b) ist C9-11(EO)6OH.
Ein beson ders geeignetes Oberflächenmittel,
das sich als Oberflächenmittel
(2)(b) in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
verwenden lässt,
ist kommerziell erhältlich
von der Shell Company unter der Bezeichnung Neodol® 91–6.
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Bei Raumtemperatur sind die Oberflächenmittel
Neodol® 91–2,5, und
Neodol® 91–6,0 hochreine
farblose Flüssigkeiten
oder Pasten, deren chemisches Verhalten dem von Fettalkoholen ähnelt.
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Die Menge Oberflächenmittelgemisch (A)(2) in
dem Wirkstoffanteil der erfindungsgemäßen wässrigen Reinigerzusammensetzung
reicht vorzugsweise von etwa 5,0 bis etwa 50,0 Gew.-%.
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Das Oberflächenmittelgemisch (A)(2) verleiht
der wässrigen
Reinigerzusammensetzung nicht nur eine hervorragende Metallsäuberungsfähigkeit
bei niedrigen Temperaturen und ohne wesentliches Bewegen, sondern
es hat auch den Vorteil dass die Verschmutzungen, die von der Metalloberfläche entfernt
werden, nicht leicht emulgieren, so dass die Verschmutzungen sich
leicht von der Reinigerzusammensetzung trennen. Die abgetrennten
Verschmutzungen können
leicht abgeschöpft
werden oder sonst wie leicht vom Waschbad zur Entsorgung getrennt
werden. Folglich kann die Reinigungsfähigkeit der Reinigerzusammensetzung
zur verlängerten
Wiederverwendung gehalten werden.
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Das Oberflächenmittelgemisch (A)(2) enthält weiterhin
(c) mindestens ein drittes Oberflächenmittel, das ein N-Alkylpyrrolidon-Oberflächenmittel
ist. Ein besonders bevorzugtes N-Alkylpyrrolidon-Oberflächenmittel
zur erfindungsgemäßen Verwendung
ist ein N-(n-Alkyl)-2-pyrrolidon-Oberflächenmittel,
wobei der Alkylrest etwa 6 bis etwa 15 Kohlenstoffatome enthält. Diese
Verbindungen sind im US-Patent
5 093 031 beschrieben, das hiermit durch Bezugnahme aufgenommen
ist.
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Das am stärksten bevorzugte N-Alkylpyrrolidon-Oberflächenmittel
zur erfindungsgemäßen Verwendung
ist N-Octylpyrrolidon,
dessen Alkylrest 8 Kohlenstoffatome enthält. Ein geeignetes N-Octylpyrrolidon,
das sich erfindungsgemäß verwenden
lässt,
ist kommerziell erhältlich
von ISP Investments, Inc. unter der Bezeichnung "ISP Surfadone LP-100".
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Das N-Alkylpyrrolidon-Oberflächenmittel
ist vorzugsweise im Wirkstoffanteil der erfindungsgemäßen Reinigerzusammensetzung
in einer Menge von etwa 5,0 bis etwa 50,0 Gew.-% zugegen.
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Zur weiteren Verbesserung der Reinigungseffizienz
der erfindungsgemäßen wässrigen
Reinigerzusammensetzung kann das Oberflächenmittelgemisch (A)(2) der
erfindungsgemäßen wässrigen
Reinigerzusammensetzung weiterhin enthalten (d) mindestens ein viertes
Oberflächenmittel,
das ausgewählt
ist aus anionischen Oberflächenmitteln,
nichtionischen Oberflächenmitteln
und Gemischen davon. Nichtionische Oberflächenmittel sind bevorzugt,
da diese Oberflächenmittel
am besten Schmutz, Fett und Öl
von Metalloberflächen
entfernen können.
Anionische Oberflächenmittel
lassen sich jedoch ebenfalls verwenden.
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Besonders geeignete Oberflächenmittel
hinsichtlich ihrer Fähigkeit
zur Entfernung von Fett und Öl
sind die nichtionischen alkoxylierten Thiol-Oberflächenmittel.
Diese Oberflächenmittel
sind im Fachgebiet bekannt und beschrieben bspw. im US-Patent 5
614 027, das hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist. Besonders bevorzugt
ist ein ethoxyliertes Dodecylmercaptan mit etwa 6 Ethylenoxideinheiten.
Ein solches Oberflächenmittel
ist ein kommerzielles Produkt, das als Alcodet 260, verkauft von
Rhone-Poulenc, bekannt
ist.
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Andere geeignete Oberflächenmittel,
die als Oberflächenmittel
(d) in dem Oberflächenmittelgemisch dienen
kann, das in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
verwendet wird, sind nichtionische ethoxylierte Oberflächenmittel.
Nichteinschränkende
Beispiele für
geeignete nichtionische ethoxylierte Oberflächenmittel umfassen die Polyoxyethylenpolyoxypropylenkondensate,
die von BASF under dem Handelsnamen "Pluronic" verkauft werden; Polyoxyethylenkondensate
aliphatischer Alkohole/Ethylenoxidkondensate mit 1 bis 30 Mol Ethylenoxid
pro Mol Kokosnussalkohol; ethoxylierte langkettige Alkohole, die
von Shell Chemical Co., unter dem Handelsnamen "Neodol" verkauft werden; Polyoxyethylenkondensate
von Sorbitanfettsäuren;
Alkanolamide, wie die Monoalkanolamide, Dialkanolamide und die Ethoxyalkanolamide,
bspw. Kokosnussmonoethanolamid, Laurinisopropanolamid und Laurindiethanolamid;
und Aminoxide, bspw. Dodecyldimethylaminoxid.
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Nicht-einschränkende Beispiele für geeignete
anionische Oberflächenmittel,
die als Oberflächenmittel (d)
in dem Oberflächenmittelgemisch
dienen können,
umfassen wasserlösliche
Salze höherer
Alkylsulfate, wie Natriumlaurylsulfat oder andere geeignete Alkylsulfate
mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen im Alkylrest; wasserlösliche Salze
höherer
Fettsäuremonoglyceridmonosulfate,
wie das Natriumsalz des monosulfatierten Monoglycerids hydrierter
Kokosölfettsäuren; Alkylarylsulfonate,
wie Natriumdodecylbenzolsulfonat; höhere Alkylsulfoacetate; höhere Fettsäureester
von 1,2-Dihydroxypropansulfonat; und die im Wesentlichen gesättigten
höheren aliphatischen
Acylamide von niederaliphatischen Aminocarbonsäureverbindungen, wie diejenigen
mit 12 bis 116 Kohlenstoffatomen in der Fettsäure, Alkyloder Acylreste und
dergleichen. Beispiele für
die letztgenannten Amide sind N-Lauroylsarcosinat, und die Natrium-,
Kalium- und Ethanolaminsalze von N-Lauroyl-, N-Myristoyloder N-Palmitoylsarcosinat,
die von W. R. Grace unter dem Handelsnamen "Hamposyl" verkauft werden. Ebenfalls wirksam
sind die polycarboxylierten Ethylenoxid-Kondensate von Fettalkoholen,
die von Olin unter dem Handelsnamen "Polytergent CS-1" verkauft werden.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen wässrigen
Reinigerzusammensetzung besteht das Oberflächenmittel (d) des Oberflächenmittelgemischs
(A)(2) aus einem Gemisch aus einem Oberflächenmittel mit einem nichtionischen,
ethoxylierten linearen Primäralkohol,
dessen hydrophobe Kohlenstoffkette 11 Kohlenstoffatome lang ist,
und mit 3 Mol Ethylenoxid ethoxyliert ist (d. h. C11(EO)3OH) und einem Oberflächenmittel mit einem nichtionischen,
ethoxylierten linearen Primäralkohol,
dessen hydrophobe Kohlenstoffkette 11 Kohlenstoffatome lang ist,
und mit 7 Mol Ethylenoxid ethoxyliert ist (d. h. C11(EO)7OH). Diese Oberflächenmittel sind von der Shell
Chemical Company unter den Handelsnamen "Neodol 1–3" bzw. "Neodol 1–7" erhältlich.
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Eine besonders bevorzugte Oberflächenmittelformulierung
zur Verwendung als Oberflächenmittelgemisch
(A)(2) in der erfindungsgemäßen Reinigerzusammensetzung
besteht aus:
- (a) einem Gemisch der C9-11 (EO)2 ,5OH-Oberflächenmittel;
- (b) einem Gemisch der C9-11(EO)6OH-Oberflächenmittel;
- (c) einem N-Octylpyrrolidon-Oberflächenmittel; und
- (d) einem Gemisch aus den C11(EO)3OH-Oberflächenmitteln
und den C11(EO)7-Oberflächenmitteln.
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Die erfindungsgemäße Reinigerzusammensetzung
kann weiterhin einen oder mehrere Hilfsstoffe enthalten, die in
den wässrigen
Reinigerzusammensetzungen des Standes der Technik verwendet werden.
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Der Wirkstoffanteil der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
kann weiterhin einen oder mehrere Hydrotrope enthalten. Hydrotrope
halten Oberflächenmittel
leicht in wässrigen
Zusammensetzungen dispergiert.
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Geeignete Hydrotrope zur erfindungsgemäßen Verwendung
umfassen die Natrium-, Kalium-, Ammonium- und Alkanol-Ammoniumsalze von
Xylol, Toluol, Ethylbenzoat, Isoproyplbenzol, Naphthalin, Alkylnaphthalinsulfonate,
Phosphatester alkoxylierter Alkylphenole, Phosphatester alkoxylierter
Alkohole und die Natrium-, Kalium- und Ammoniumsalze der Alkylsarcosinate.
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Ein besonders bevorzugtes Hydrotrop
zur erfindungsgemäßen Verwendung
bildet keinen Schaum. Zu den am besten geeigneten Hydrotropen gehören die
Alkalimetallsalze von Monocarbonfettsäuren mit mittlerer Kettenlänge (d.
h. C7-C13). Die am stärksten bevorzugten Hydrotrope
sind die Alkalimetalloctanoate und -nonanoate.
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Ein nichtionischer Entschäumer kann
ebenfalls in dem Wirkstoffanteil der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
verwendet werden. Besonders geeignete Entschäumer umfassen nichtionische
alkoxylierte Fettalkohole.
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Der Wirkstoffanteil der erfindungsgemäßen wässrigen
Reinigerzusammensetzung kann weiterhin einen oder mehrere Korrosionsschutzmittel
enthalten. Beispiele für
Korrosionsschutzmittel, die sich in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
verwenden lassen, umfassen Magnesiumund/oder Zinkionen. Vorzugsweise
werden diese Metallionen in wasserlöslicher Form bereitgestellt.
Beispiele für
geeignete wasserlösliche Formen
von Magnesium- und Zinkionen sind deren wasserlöslichen Salze, einschließlich den
Chloriden, Nitraten und Sulfaten der jeweiligen Metalle. Ist die
alkalitätsverleihende
Komponente ein Alkalimetallcarbonat, Bicarbonat oder Gemisch dieser
Salze, lässt
sich Magnesiumoxid zur Bereitstellung des Magnesiumions verwenden.
Das Magnesiumoxid ist in diesen Lösungen wasserlöslich und
ist eine bevorzugte Quelle für
Magnesiumionen. Das Magnesiumoxid scheint die Verfärbung der
Metallsubstrate zu reduzieren, selbst im Vergleich mit dem Chlorid.
Aufrechterhaltung der Dispergierbarkeit der Magnesium- und/oder
Zink-Korrosionsinhibitoren in wässriger
Lösung,
insbesondere unter den milden alkalischen pH-Wert-Bedingungen, die
erfindungsgemäß am besten
geeignet sind, und in Gegenwart von Mitteln, die ansonsten die Fällung von
Zink- oder Magnesiumionen bewirken würden, bspw. Carbonate, Phosphate,
und dergleichen, wurde es als vorteilhaft befunden, ein carboxyliertes
Polymer zur erfindungsgemäßen wässrigen
Metallreinigerzusammensetzung zu geben. Beispiele für geeignete
carboxylierte Polymere sind bspw. offenbart in US-Patent 5 614 027,
das hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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Die geeigneten carboxylierten Polymere
lassen sich generisch als wasserlösliche Carbonsäurepolymere
einteilen, wie Polyacryl- und Polymethacrylsäuren oder Vinyladditionspolymere.
Von den vorgeschlagenen Vinyladditionspolymeren sind die Maleinsäureanhydridcopolymere
mit Vinylacetat, Styrol, Ethylen, Isobutylen, Acrylsäure, und
Vinylether bevorzugt.
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Sämtliche
vorstehend beschriebenen Polymere sind wasserlöslich oder zumindest kolloidal
in Wasser dispergier bar. Das Molekulargewicht dieser Polymere kann über einen
breiten Bereich variieren, obwohl Polymere mit durchschnittlichen
Molekulargewichten von 1000 bis zu 1000000, stärker bevorzugt 1000 bis 100000 und
am stärksten
bevorzugt 1000 bis 10000 vorzugsweise verwendet werden.
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Der Wirkstoffanteil der erfindungsgemäßen Reinigerzusammensetzung
kann weiterhin ein oder mehrere Antifällungsmittel enthalten. Diese
Mittel verhindern die Fällung
von Wasserhärtungssalzen
und unlöslichen
Silikaten, die während
der Reaktion mit den alkalischen Salzen der erfindungsgemäßen Reinigerzusammensetzung
gebildet werden. Durch Verhindern einer solchen Fällung verhindern
die Antifällungsmittel
auch ein durch eine solches Fällung
hervorgerufenes Verkrusten.
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Antifällungsmittel, die sich zur
Verwendung in der vorliegenden Erfindung eignen, lassen sich generisch
einordnen als wasserlösliche
Carbonsäurepolymere
oder als Vinyladditionspolymere. Polyacrylate sind als Antifällungsmittel
besonders bevorzugt. von den vorgeschlagenen Vinyladditionspolymeren
sind Maleinsäureanhydridcopolymere
mit Vinylacetat, Styrol, Ethylen, Isobutylen, Acrylsäure und
Vinylethern bevorzugt.
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Sämtliche
vorstehend genannten polymeren Antifällungsmittel sind wasserlöslich oder
zumindest in Wasser kolloidal dispergierbar. Das Molekulargewicht
dieser Polymere kann über
einen breiten Bereich variieren, jedoch werden Polymere mit Molekulargewichten
im Mittel zwischen 1000 bis zu 1000000, stärker bevorzugt 100000 oder
weniger und am stärksten
bevorzugt zwischen 1000 und 10000 verwendet. Es lassen sich zwar
Polymere mit höherem
Molekulargewicht verwenden, jedoch gibt es keinen besonderen Vorteil
bei ihrer Verwendung, da sie aufgrund der Scherkräfte in Rezirkulationskühlsystemen
zerbrechen. Bei der Verwendung in größeren Mengen in konzentrierten
Formulierungen, produzieren die hochmolekularen Polymere hochviskose
Produkte, die sich schwer verwenden lassen.
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Die am stärksten bevorzugten Antifällungsmittel
zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung sind Polycarboxylate.
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Der Wirkstoffanteil der erfindungsgemäßen wässrigen
Reinigerzusammensetzung enthält
20 bis 80% Gew.-% alkalitätsverleihende
Komponente, 80 bis 20 Gew.-% Oberflächenmittelgemisch, 0 bis 10
Gew.-% Korrosionsschutzmittel, 0 bis 2 Gew.-% carboxyliertes Polymer,
0 bis 30 Gew.-% Hydrotrop und 0 bis 10 Gew.-% Antifällungskomponente.
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Ist die alkalitätsverleihende Komponente das
bevorzugte Carbonat- und Bicarbonatsalz, sollte die Kombination
dieser Salze im Wirkstoffanteil der erfindungsgemäßen wässrigen
Reinigerzusammensetzung in Mengen von 20 bis 80 Gew.-% zugegen sein.
Wird ein solches Gemisch verwendet, sollte die Menge Bicarbonatsalze
vorzugsweise etwa 5% bis etwa 80 Gew.-% ausmachen, und die Carbonatsalze
etwa 5 bis etwa 60 Gew.-% Wirkstoffanteil.
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Die wässrige Komponente der erfindungsgemäßen Reinigerzusammensetzung
besteht vorzugsweise im Wesentlichen aus Wasser, das deionisiert,
destilliert, oder durch Umkehrosmosebehandlung und dergleichen gereinigt
wurde.
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Die erfindungsgemäße wässrige Reinigerzusammensetzung
und die daraus hergestellte resultierende wässrige Reinigerlösung wie
sie nachstehend erörtert
ist, ist vorzugsweise frei von organischen Lösungsmitteln, wie Kohlenwasserstoff,
Halogen-Kohlenwasserstoff und oxygenierten Kohlenwasserstoff-Lösungsmitteln.
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Die erfindungsgemäße wässrige Reinigerzusammensetzung
wird vorzugsweise als wässriges
Konzentrat bereitgestellt und dem Waschbad zugesetzt. Das Konzentrat
enthält
vorzugsweise 5 bis 45 Gew.-% Wirkstoffanteil und 55 bis 95 Gew.-%
wässrigen
Anteil. Das wässrige
Konzentrat enthält
stärker
bevorzugt 5 bis 20 Gew.-% Wirkstoffanteil und 80 bis 95 Gew.-% wässrigen
Anteil.
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Das wässrige Reinigerkonzentrat wird
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
gewöhnlich
in einer 10fachen Verdünnung,
bezogen auf das Volumen (10X), in Wasser verwendet. Eine schwächere oder
stärkere Verdünnung liegt
jedoch ebenfalls im erfindungsgemäßen Rahmen, und sie liegt am
ehesten im Bereich von 5- bis 20facher Verdünnung, bezogen auf die Verdünnung des
Konzentrates. Deionisiertes Wasser wird vorzugsweise zur Herstellung
des Konzentrates, zur Verdünnung
des Konzentrates und zum Waschen der Metalloberflächen verwendet.
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Die zum Reinigen der Metalloberflächen erfindungsgemäß verwendete
wässrige
Reinigerzusammensetzung enthält
vorzugsweise 0,1 bis 20 Gew.-% Wirkstoffanteil und 80 bis 99,9 Gew.-%
wässrigen
Anteil, stärker
bevorzugt etwa 0,2 bis etwa 5 Gew.-% Wirkstoffanteil und etwa 95
bis etwa 99,8 Gew.-% wässrigen
Anteil.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform
davon hat die erfindungsgemäße wässrige Reinigerzusammensetzung
folgende Formulierung:
Natriumcarbonat-Monohydrat – 3,00 Gew.-%
Natriumbicarbonat – 0,25 Gew.-%
Polyacrylatpolymer – 1,00 Gew.-%
N-Octylpyrrolidon – 2,00 Gew.-%
C9-11(EO)2,5OH – 1,80 Gew.-%
C9-11(EO)6OH – 4,20 Gew.-%
C11(EO)3OH – 0,50 Gew.-%
C11(EO)7OH – 1,50 Gew.-%
Wasser – 85,75
Gew.-%
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung
betrifft den Wirkstoffanteil der erfindungsgemäßen Reinigerzusammensetzung.
Somit betrifft dieser Aspekt der Erfindung eine nicht wässrige Metallreinigerzusammensetzung, die
sich mit einer wässrigen
Komponente kombinieren lässt,
so dass die erfindungsgemäße wässrige Reinigerzusammensetzung
erhalten wird, wobei die Metallreinigerzusammensetzung aus der vorstehend
genannten alkalitätsverleihenden
Komponente in einer solch großen
Menge besteht, dass die wässrige
Zusammensetzung einen alkalischen pH-Wert erhält, und der vorstehend genannten
Oberflächenmittelformulierung,
die die Oberflächenmittel
(i) bis (iii) erhält,
wobei die aktiven Konzentrationen der Oberflächenmittel (i) bis (iii) derart sind,
dass die wässrige
Zusammensetzung zumindest einen erheblichen Teil der industriellen
Verschmutzungen von einer Metalloberfläche bei einer relativ niedrigen
Temperatur und ohne wesentliches Bewegen entfernen kann.
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Die vorliegende Erfindung stellt
zudem auch ein Verfahren zum Reinigen einer Metalloberfläche mit darauf
befindlichen industriellen Verschmutzungen bereit. Das erfindungsgemäße Verfahren
umfasst die Schritte:
- (1) Bereitstellen der
erfindungsgemäßen alkalischen
wässrigen
Metallreinigerzusammensetzung; und
- (2) Aufbringen der Metallreinigerzusammensetzung auf eine Metalloberfläche mit
darauf befindlichen Verschmutzungen, wobei die Metallreinigerzusammensetzung
auf die Metalloberfläche
aufgebracht wird bei einer Temperatur von nicht mehr als 43°C (110°F) und für einen
Zeitraum, der so groß ist,
das sämtliche oder
im Wesentlichen sämtliche
Verschmutzungen von der Metalloberfläche entfernt werden.
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Die Temperatur der Reinigerzusammensetzung
ist bei der Verwendung zum Reinigen der verschmutzten Metalloberfläche vorzugsweise
nicht größer als
43°C (110°F), stärker bevorzugt
etwa 21°C
(70°F) bis
etwa 38°C
(100°F),
und am stärksten
bevorzugt etwa 21°C
(70°F) bis
weniger als 32°C
(90°F).
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Die verschmutzte Metalloberfläche wird
solange mit der wässrigen
Reinigerzusammensetzung zusammengebracht, bis sämtliche oder im Wesentlichen
sämtliche
Verschmutzungen von der Metalloberfläche beseitigt sind. Dieser
Zeitraum variiert je nach dem Verschmutzungsgrad, reicht jedoch
gemeinhin von etwa 1 min bis etwa 30 min, wobei 5 bis 15 min üblicher
sind.
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Wie schon erwähnt ist ein Vorteil, der von
der jeweiligen erfindungsgemäßen wässrigen
Reinigerzusammensetzung ausgeht, dass sie die Metalloberflächen bei
niedrigen Waschtemperaturen ohne jegliches Bewegen oder Kreiseln
der wässrigen
Reinigerzusammensetzung gegen die Metalloberfläche reinigen kann. Bei einer
bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird das Metallteil, des sen Oberfläche gereinigt werden soll,
in die Lösungsform
der erfindungsgemäßen wässrigen
Reinigerzusammensetzung in einem Wäscher mit niedriger Temperatur
und bewegungsarmen Teilen getaucht, bspw. in einer Wanne.
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Nach dem Reinigen des Metallteils
kann die Reinigerzusammensetzung dann filtriert und zur Wiederverwendung
in dem Teilewäscher
rezykliert werden.
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Die erfindungsgemäße wässrige Reinigerzusammensetzung
eignet sich zur Entfernung einer Reihe von industriellen Verschmutzungen
von Metalloberflächen.
Diese Verunreinigungen umfassen bspw. Fette, Schneidflüssigkeiten,
Schmiermittel, Ziehflüssigkeiten,
Maschinenöle,
Antirostöle,
wie Cosmolin, gemischte Schmierprodukte, kohlenstoffhaltige Verschmutzungen,
Talg-Verschmutzungen, teilchenförmige
Stoffe, Wachse, Paraffine, Motoren-Altöl, Kraftstoffe, Druckfarben
und dergleichen.
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Die Reinigerzusammensetzung kann
zum Reinigen einer beliebigen Metalloberfläche verwendet werden, auf der
sich industrielle Verschmutzungen befinden. Nichteinschränkende Beispiele
für Metalle,
die sich leicht mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung reinigen
lassen, umfassen bspw. Stahl, Edelstahl, Eisen, Aluminium, Zink,
Kupfer, Messing, Kohlenstoffstahl, und andere eisenhaltige und nichteisenhaltige
Metalle und Legierungen. Die Struktur der zu reinigenden Metalloberfläche kann
weithin variieren und ist nicht eingeschränkt. Die Metalloberfläche kann
somit als Metallteil oder als komplexe Konfiguration, als Bahnmaterial, Spiralen,
Walzen, Stangen, Stäbe,
Platten, Scheiben, und dergleichen vorliegen. Solche Metallteile
können von
einer beliebigen Quelle stammen, wie u. a. aus dem Hausgebrauch,
dem industriellen Gebrauch, wie aus der Luftfahrtindustrie, Automobilindustrie,
Elektronikindustrie und dergleichen, wo Metalloberflächen gereinigt werden
müssen.
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Wie bereits erwähnt hat die erfindungsgemäße wässrige Metallreinigerzusammensetzung
viele Vorteile. Ein primärer
Vorteil der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
ist, dass sie für
eine hervorragende Reinigung bei relativ niedrigen Waschtemperaturen
sorgt, ohne dass man mechanisch einwirkt. Da die Bewegung der Reinigerlösung zur
Schaumbildung darin führt,
ermöglicht
das Fehlen der mechanischen Wirkung im erfindungsgemäßen Verfahren,
dass die erfindungsgemäße wässrige Metallreinigerzusammensetzung
eine hervorragende Metallreinigung bei niedrigen Temperaturen ohne übermäßige Schaumentstehung
hervorruft.
-
Die Erfindung wird eingehender beschrieben
anhand der folgenden nicht-einschränkenden Beispiele, die sich
auf die beigefügte
Zeichnung, ein Schaubild, beziehen, das die bei 21°C (70°F) für eine erfindungsgemäße wässrige Metallreinigerzusammensetzung
und verschiedene kommerziell erhältliche
Metallreinigerzusammensetzung erzielten zusammengefassten Reinigungswerte
zeigt.
-
Beispiel und Kontrollen
C-G
-
Die nachstehend dargestellten Beispiele
veranschaulichen die Reinigungsleistung, die Metallkompatibilität, die ölbrechende
Fähigkeit
und das Schäumprofil
bei niedrigen Temperaturen einer erfindungsgemäßen wässrigen Reinigerzusammensetzung.
Die Beispiele vergleichen weiterhin solche Eigenschaften der erfindungsgemäßen Reinigerzusammensetzung
mit denen verschiedener kommerziell erhältlicher Metallreinigerzusammensetzungen.
-
Bei dem Beispiel und den Kontrollen
C-G wurden 6 Reinigerlösungen
hergestellt. Die im Beispiel verwendete Lösung war innerhalb des erfindungsgemäßen Rahmens.
Die Lösungen
in den Kontrollen C-G wurden aus kommerziell erhältlichen Metallreinigern hergestellt.
-
Die im Beispiel verwendete Lösung war
eine lösungsmittelfreie
wässrige
Zusammensetzung mit der in der nachstehenden Tabelle 3 offenbarten
Formulierung.
TABELLE
3
Beispiel: Formulierung
| Inhaltsstoff | Konzentration
(Gew.-%) |
| Natriumcarbonat-Monohydrat | 3,00 |
| N-Octylpyrrolidon | 2,00 |
| Neodol
91–2,5 | 2,00 |
| Neodol
91–6 | 2,00 |
| Borax
(10 Mol) | 0,3 |
| Cobratec
TT-100 | 0,3 |
| Alcosperse
415 | 0,5 |
| NaOH-Lösung (50%) | 1,0 |
| Natriumsilicat | 2,0 |
| Monatrop
1250 | 6,5 |
| Alcodet
260 | 0 |
| Belcore
577 | 1,0 |
| Foam
Blast 335NS | 0 |
| Destilliertes
Wasser | 79,4 |
-
Die in Kontrolle C verwendete Lösung war
ein wässriger
Reiniger mit der in der nachstehenden Tabelle 4 gezeigten Formulierung. TABELLE
4
Kontrolle C: Formulierung
| Inhaltsstoff | Konzentration
(Gew.-%) |
| DI-Wasser | 77,00 |
| Alcosperse
415 | 2,50 |
| NaOH-Lösung (50%) | 0,95 |
| Natriumcarbonat-Monohydrat | 5,50 |
| PQ
STAR Natriumsilicat | 1,80 |
| Cobratec
TT-100 | 0,25 |
| Borax,
10 Mol | 0,25 |
| Monatrop
1250-Lösung | 6,50 |
| Surfadon
LP-100 | 1,50 |
| Alcodet
260 | 3,00 |
| Foam
Blast 335NS | 0,75 |
-
Die in Kontrolle D verwendete Lösung war
eine Emulsion auf Wasserbasis, erhältlich von IPAX Cleanogel,
Inc. unter der Bezeichnung Green Unikleen.
-
Die Lösung der Kontrolle E wurde
aus einem Lösungsmittel-haltigen
Reiniger hergestellt, erhältlich von
Sunshine Makers, Inc. unter der Bezichnung Simple Green®. Das
in dem SimpleGreen-Reiniger verwendete Lösungsmittel ist ein Glycolether,
insbesondere Butylcelluosolve. Die in dem Simple Green-Reiniger
aufgeführten
Inhaltsstoffe sind in der nachstehenden Tabelle 5 aufgeführt.
-
TABELLE 5
-
Kontrolle E: Inhaltsstoffe
-
- Octyldecyldimethylammoniumchlorid
- Dioctyldimethylammoniumchlorid
- Didecyldimethylammoniumchlorid
- Alkyldimethylbenzylammoniumchlorid
- Butylcellusolve
- Oberflächenmittel
- Befeuchtungsmittel
- Puffer
-
Die in der Kontrolle F verwendete
Lösung
war eine Entfettungsflüssigkeit,
die von ChemFreeTM -Corporation unter der
Bezeichnung SmartWasherTM erhältlich ist.
-
Die in der Kontrolle G verwendete
Lösung
war ein wässriger
Reiniger, erhältlich
von Petroferm, Inc. unter der Bezeichnung BioAct
® 55.
Die Formulierung der Kontrolle G-Lösung ist in der nachstehenden
Tabelle 6 aufgeführt. TABELLE
6
Kontrolle G: Formulierung
| Inhaltsstoff | Konzentration
(Gew.-%) |
| Dihydrogenoxid | 70–80 |
| Ethoxyliertes
Polyoxypropylen | 1–3 |
| Natriumxylolsulfonat | 8–12 |
| Ethoxyliertes
Dodecylmercaptan | 3–6 |
| Natriumpolyacrylat | 1–3 |
| Oberflächenmittelgemisch | 5–10 |
-
Die im Beispiel und in den Kontrollen
C-G verwendeten Reinigerzusammensetzungen wurden für jede der
folgenden Analysen auf 10 Gew.-% verdünnt.
-
Reinigungsleistung
-
Mit dem nachstehend beschriebenen
statischen Reinigungstestverfahren, wurde die Reinigungsleistung
der im Beispiel und in den Kontrollen C-F verwendeten Zusammensetzungen
bei 21°C
(70°F) bestimmt. Zudem
wurde die Reinigungsleistung der Zusammensetzungen der Kontrollen
C-G bei 60°C
(140°F)
verwendet, wobei ein dynamisches Reinigungstestverfahren verwendet
wurde, das ebenfalls nachstehend erörtert wird.
-
Statisches Reinigungstestverfahren
bei 21°C
(70°F)
-
Die Reinigungsleistung der im Beispiel
und in den Kontrollen C-F verwendeten Zusammensetzungen wurden mit dem
nachstehend beschriebenen Reinigungsverfahren bei 38°C (100°F) bestimmt.
-
Bei dem statischen Reinigungsverfahren
wurden einzelnen Metallproben, die in separate Becher getaucht wurden,
vier Verschmutzungen beigebracht. Die Entfernung von Schmutz wurde
gravimetrisch bestimmt, und der "Prozentsatz
an entferntem Schmutz" wurde
für jeden
Schmutz bestimmt. Für
jede Reinigerzusammensetzung wurden diese 4 Prozentsätze addiert,
so dass ein "zusammengefasster
Reinigungswert" erhalten
wurde. Ein perfekter Wert ist 400 Punkte (4 Verschmutzungen × 100% Entfernung).
-
Bei dem statischen Reinigungstestverfahren,
wurden die folgenden vier Verschmutzungen verwendet:
Verschmutzung
#1: Cosmoline, eine korrosionsverhindernde Verbindung, hergestellt
von Ralube Inc., Farmington Hills, MI);
Verschmutzung #2: Penziol
705 weiße
Mehrzweckschmiere;
Verschmutzung #3: Penziol 4096 Getriebe-Schmiermittel
SAE 80W/90; und
Verschmutzung #4: ein Mischschmutz, die 30
Gew.-% Penziol 705 Weißschmiere,
65 Gew.-% Penziol 4096 Getriebeschmiermittel und 5 Gew.-% Ruß enthielt.
-
Das in dem statischen Reinigungstestverfahren
verwendete Metall war ein Aluminium Typ 2024.
-
Bei dem statischen Reinigungstestverfahren
wurden 4 Aluminium-Typ-2024-Probenstücke gereinigt und markiert.
Die markierten Probenstücke
wurden dann auf die vierte Dezimalstelle genau eingewogen und das
Gewicht ("Tara-Gewicht") aufgeschrieben.
Je Probenstück
wurde eine Verschmutzung aufgebracht, wobei 0,03 g Verschmutzung
in einer dünnen
gleichmäßigen Schicht
auf eine Vorderseite des Probenstücks aufgetragen wurde, so dass
die Verschmutzung etwa 2/3 der Vorderseite des Probenstücks bedeckte.
Jedes verschmutzte Probenstück
wurde dann gewogen und das Gewicht ("Anfangsgewicht") wurde aufgeschrieben. Eine hinreichende
Menge einer 10% Verdünnung
jeder Reinigerzusammensetzung wurde in gesonderten großen Bechern
herge stellt. Die Temperatur jeder der resultierenden Reinigerlösungen betrug
etwa 21°C
(70°F). Dann
wurden 150 ml jeder Reinigerlösung
in vier gesonderte 250 ml-Becher gegossen. Dann wurde ein Probenstück in jedem
Becher untergebracht und dort ohne Bewegung etwa 10 min dort belassen.
Die Temperatur der Reinigerlösung
in jedem Becher betrug etwa 21°C
(70°F).
Nach 10 min wurden die Probenstücke
jeweils aus den Bechern entnommen. Jedes Probenstück wurde
vorsichtig an die Seite des Bechers geklopft, damit überschüssige Lösung ablaufen
konnte. Jedes Probenstück
wurde dann in einem Konvektionsofen bei 105°C untergebracht. Nach 10 min
wurde jedes Probenstück
aus dem Ofen geholt und gekühlt.
Die gekühlten
Probenstücke
wurden dann gewogen und das Gewicht aufgezeichnet ("Endgewicht").
-
Der Prozentsatz des entfernten Schmutzes
wurde folgendermaßen
berechnet:
-
-
Wie vorstehend erwähnt wurde
der "Prozentsatz
an entferntem Schmutz" für jede Verschmutzung
berechnet, so dass für
jede Reinigerzusammensetzung vier Prozentsätze berechnet wurden. Für jede Reinigerzusammensetzung
wurden diese 4 Prozentsätze
addiert, so dass ein "zusammengefasster
Reinigungswert" erhalten
wurde. Ein perfekter Wert ist 400 Punkte (4 Verschmutzungen × 100% Entfernung).
Die für
die Reinigerzusammensetzungen erhaltenen zusammengefassten Reinigungswerte
sind in der Tabelle 7 und in
1 aufgeführt.
TABELLE
7
Beispiel und Kontrollen C-F:
Reinigungsleistung bei
21°C (70°F)
| Beispiel | zusammengefasster
Reinigungswert |
| 2 | 246 |
| C | 183 |
| D | 117 |
| E | 200 |
| F | 92 |
-
Die in Tabelle 7 und in 1 gezeigten Ergebnisse zeigen,
dass die in dem Beispiel verwendete Lösung (die im erfindungsgemäßen Rahmen
liegt) bei 21°C
(70°F) signifikant
besser abschnitt als die anderen untersuchten Lösungen.
-
Dynamisches Reinigungstestverfahren
bei 60°C
(140°F)
-
Die Reinigungsleistung der in den
Kontrollen C-G verwendeten Zusammensetzungen wurde bei 60°C (140°F) mit dem
nachstehend beschriebenen dynamischen Reinigungstestverfahren bestimmt.
-
Das hier verwendete dynamische Reinigungstestverfahren
war ein quantitatives Gravimetrieverfahren, das neun Wiederholungsversuche
einsetzte. Die Reinigungsleistung wurde durch einen Gewichtsunterschied
vor und nach der Reinigung bestimmt. Das Ergebnis war ein Mittel
der 9 Wiederholungsversuche und wurde ausgedrückt als "Prozentsatz an entferntem Schmutz".
-
Bei dem hier eingesetzten dynamischen
Reinigungstestverfahren wurden 45 markierte saubere Drahtsiebe auf
einer Analysewaage auf die vierte Dezimalstelle genau eingewogen.
Das Gewicht jedes Siebs wurde aufgezeichnet. Dann wurde jedes Sieb
mit etwa 0,95 bis etwa 1,05 g des als "Verschmutzung #4" bezeichneten Schmutzgemischs in dem
vorstehend beschriebenen statischen Reinigungstestverfah ren (d.
h. mit einer Mischverschmutzung mit 30 Gew.-% Penziol 705 weißer Mehrzweckschmiere,
65 Gew.-% Penziol 4096 Getriebeschmiermittel SAE 80W-90 und 5 Gew.-%
Ruß) verschmutzt.
Für jedes
Sieb wurde das Schmutzgemisch über
den Boden des Siebs verteilt, wobei eine Fläche 1 Inch vom Boden bedeckt
wurde. Jedes verschmutzte Sieb wurde dann auf einer Analysewaage
auf die vierte Stelle genau eingewogen, und die Gewichte aufgezeichnet.
-
Für
jede der Kontrollen C-G wurden neun 250 ml-Becher mit 200 ml wässriger
Testreinigungslösung bei
Raumtemperatur gefüllt
(insgesamt 45 gefüllte
Becher (9 Becher × 5
Testreinigungslösungen)).
Jedem Becher wurde ein Rührfisch
zugesetzt und jeder Becher wurde auf einem digitalen Heizplattenrührer mit
9 Stellen untergebracht. Jeder Rührfisch
wurde mit 600 U/min angetrieben. Die Siebe wurden über die
Becher aufgehängt
(ein Sieb pro Becher), und sie wurden dann in die in den Bechern
befindlichen Lösungen
gesenkt. In diese Lösungen
wurde jedes Sieb mit Abstand zu den Seiten und den Boden des Bechers
positioniert, wobei der verschmutzte Anteil des Siebs vollständig untergetaucht
wurde. Jedes Sieb wurde dann 15 min bewegt. Die Siebe wurden dann
aus den Lösungen
entfernt und etwa 30 min in einen Konvektionsofen bei 105°C untergebracht,
so dass jegliches verbliebene Wasser entfernt wurde.
-
Jedes Sieb wurde dann aus dem Ofen
entfernt und auf Raumtemperatur abkühlen gelassen. Nach dem Abkühlen wurde
jedes Sieb gewogen, und das Gewicht aufgezeichnet. Der "Prozentsatz an Reinigung" wurde mit der folgenden
Formel berechnet:
-
-
Für
jede untersuchte Reinigungslösung
wurde der Durchschnittswert der 9 "prozentualen Reinigungs-"werte bestimmt. Die
Ergebnisse sind in der Tabelle 8 aufgeführt.
TABELLE
8
Kontrollen C-G: Reinigungsleistung bei 60°C (140°F)
| Beispiel | %
Reinigung |
| C | 69,5 |
| D | 30,1 |
| E | 28,9 |
| F | 27,8 |
| G | 31,3 |
-
Die in der Tabelle 8 aufgeführten Ergebnisse
zeigen, dass bei 60°C
(140°F)
die in Kontrolle C verwendete Lösung
signifikant besser abschnitt als die Kontrollen D-G. Die Leistungen
der Lösungen
der Kontrollen D-G unterschieden sich nicht signifikant voneinander.
-
Der Vergleich der in Tabelle 7 und
Tabelle 8 aufgeführten
Ergebnisse zeigt, dass die Reinigungstemperatur die Reinigungsleistung
der untersuchten Zusammensetzungen nicht beeinträchtigt. Bei 21°C (70°F) reinigte
die in Kontrolle E verwendete Reinigungslösung signifikant besser als
die in Kontrolle C verwendete Lösung,
wohingegen bei 60°C
(140°F)
die Kontroll-C-Lösung
im Wesentlichen besser abschnitt als die Kontroll-F-Lösung.
-
Metallkompatibilität
-
Die Metallkompatibilität der Reinigerzusammensetzungen
des Beispiels und der Kontrollen C-G bei 38°C (100°F) wurde durch Eintauchen der
Metallprobenstücke
für 24
Std. bestimmt. Es wurden folgende Legierungen verwendet:
- 1) Aluminium 2024
- 2) Aluminium 7075
- 3) Messing 260
- 4) Edelstahl 304
- 5) Kohlenstoffstahl 4140
-
Jedes Probenstück wurde vollständig in
einem gesonderten Becher untergetaucht, der eine 10%ige Lösung des
Reinigers enthielt. Die Becher wurden zur Verhinderung der Verdampfung
zugedeckt und 24 Std. in einem Ofen unterge bracht. Die Proben wurden
dann entfernt, gespült,
und optisch mit nicht behandelten Proben verglichen.
-
Die Ergebnisse der 24-Std. Korrosions-/Färbetests
sind in den Tabellen 9 und 10 unten aufgeführt.
-
TABELLE
9
Kontrollen C-G:
Korrosion/Färbung bei 71°C (160°F)
-
Tabelle
10
Beispiel und Kontrollen D-G:
Korrsosion/Färbung bei
38°C (100°F)
-
Die in der Tabelle 10 aufgeführten Ergebnisse
zeigen, dass die erfindungsgemäße wässrige Reinigerzusammensetzung
(Beispiel) nicht korrodierte, sich nicht verfärbte oder einen Rückstand
auf einem der Substrate hinterließ. Sämtliche kommerziellen Reiniger
(Kontrollen D-G) färbten
oder verfärbten
Aluminium, obwohl die Temperatur niedriger war. Die in den Kontrollen
D, F, und G verwendeten Reiniger zeigten eine geringe Verbesserung
auf Aluminium relativ zu den Ergebnissen bei der höheren Temperatur
(siehe Tabelle 9); jedoch wurde das Färbeausmaß als unakzeptabel angesehen.
Der von dem in Kontrolle D verwendeten Reiniger auf dem Aluminium
zurückgelassene
weiße
Rückstand
konnte nicht abgespült
werden. Der in Kontrolle E verwendete Reiniger wies eine verbesserte
Kompatibilität
mit Messing und Kohlenstoffstahl bei niedriger Temperatur auf, wohingegen
die Kompatibilität
des in Kontrolle F verwendeten Reinigers mit Messing schlecht war.
-
Öltrennung
-
Die Öltrennungsanalysen wurden zur
Bestimmung der Öltrennungseigenschaften
der im Beispiel und in den Kontrollen C-G verwendeten Reinigerzusammensetzungen
durchgeführt.
Nach dem Entfernen von Schmutz aus dem Substrat muss der Schmutz
suspendiert werden, damit er sich nicht wieder ablagert. Emulgierung
und Trennung sind Mechanismen zur Schmutzsuspension. Emulgierung
und Trennung lassen sich als gegenüberliegende Enden eines kontinuierlichen
Spektrums ansehen. Die meisten Reiniger liegen irgendwo zwischen
diesen beiden Polen. Wo sich innerhalb dieses Spektrums ein Reiniger
befindet, wird von den Typen der gewählten Oberflächenmittel
und dem Ausmaß und
dem Typ der Elektrolyten (Salze) bestimmt. Die Temperatur und der
Schmutztyp beeinträchtigen
ebenfalls das Ausmaß der
Trennung. Reiniger, die Öle
im stärkeren
Maße trennen,
als sie sie emulgieren, sind bei vielen Reinigungsanwendungen bevorzugt.
Die Öltrennung ermöglicht die
Entfernung der Verschmutzungen aus dem Bad durch physiologische
Maßnahmen,
wie bspw. Abschöpfen.
Die Entfernung des Schmutzes reduziert die Möglichkeit der neuerlichen Ablagerung
und verlängert
die Bad-Lebensdauer. Bei der Emulgierung werden dagegen die Verschmutzungen
in der wässrigen
Lösung
stark dispergiert oder solubilisiert. Solch hochdispergierten Reinigungslösungen lassen
sich schwierig behandeln, damit die Verunreinigungen aus dem wässrigen
Reiniger getrennt werden. Folglich wird die Reinigungslösung in
einem relativ kurzen Zeitraum verbraucht und muss dann wieder ersetzt
werden, damit eine wirksame Reinigung der Metallteile und dergleichen
erzielt wird.
-
Bei einem ersten Öltrennungstest wurden die im
Beispiel und in den Kontrollen D-G hergestellten Lösungen auf
ihre Öltrennungseigenschaften
bei 35°C
(100°F)
untersucht. In einem zweiten Öltrennungstest wurden
die in den Kon trollen C-G hergestellten Lösungen weiterhin auf ihre Öl-trennungseigenschaften
bei 60°C
(140°F)
untersucht.
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Die Öltrennung wurde durch einen
Anstieg des Gesamtvolumens der Testverschmutzung nach heftigem Schütteln der
Emulsion bestimmt. Idealerweise ist es gewöhnlich vorteilhaft, dass das
Gesamtvolumen der Testverschmutzung weder zu- noch abnimmt, weil
ansonsten die Ölphase
in Waschbädern
schwieriger zu behandeln ist.
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Bei dem ersten Öltrennungstestverfahren wurde
ein Wasserbad hergestellt und auf eine Temperatur von 38°C (100°F) eingestellt.
Dann wurden 5 leere 100 ml Meßzylinder
in dem erhitzten Wasserbad zum Vorheizen untergebracht. Mit destilliertem
Wasser wurde eine 10% verdünnte
Lösung
aus jeder der Reinigungslösungen
für insgesamt
5 Testreinigungslösungen
hergestellt. Fünf
200 ml-Aliquots der Testreinigerlösungen (ein Aliquot pro Testreinigerlösung) wurden
auf einem digitalen Heizplattenrührer
(Cole-Parmer Kat. #G-04644-20)
untergebracht, wobei jedes Aliquot gut gemischt und auf 38°C (100°F) erhitzt
wurde. Sobald sie 38°C
(100°C)
erreicht hatten, wurden die Aliquots von dem Heizplattenrührer entnommen.
Etwa 94 ml jedes erwärmten
Aliquots wurden dann in den vorgewärmten Meßzylindern untergebracht (1
Zylinder pro 94 ml-Aliquot). Zu jedem der Zylinder wurden etwa 6
ml Schmutz gegeben. Die Zylinder wurden dann verschlossen und etwa
30 sec. stark geschüttelt,
wobei die Hand auf- und abbewegt wurde. Jeder Zylinder wurden dann
zurück in
das Wasserbad gestellt, und eine Stoppuhr gestartet. Beim Stehenlassen
wurde jedes Aliquot in zwei Phasen getrennt – eine Ölphase und eine Wasserphase.
Für jedes
Aliquot wurde das Volumen der beiden Phasen gemessen und nach einem
10 min-Intervall aufgezeichnet. Zudem wurde für jedes Aliquot die Klarheit
oder Trübheit
der Ölphase
und die Schaumartigkeit der Wasserphase vermerkt. Die Ergebnisse
sind in der Tabelle 11 aufgeführt.
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Der zweite Öltrennungstest war identisch
zum ersten Öltrennungstest,
außer
dass die Temperatur der vorgewärmten
Zylinder und der Testreinigerlösungen
65°C (140°F) statt
38°C (100°F) betrugen.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle 12 aufgeführt. In den Tabellen 11 und
12 bedeutet ein Ergebnis von 100, dass das gesamte zugegebene Öl durch
die Reinigerlösung
aufgetrennt wurde. Die Öltrennungsergebnisse über 100% zeigen,
dass etwas Reinigerlösung
im Öl emulgiert
wurde. Ergebnisse kleiner 100 wurden als Emulgierung von etwas Öl in der
Reinigerlösung
interpretiert. TABELLE
11
Beispiel und Kontrollen D-G
Öltrennung nach 10 min bei 38°C (100°F)
| Beispiel | Prozent Öl |
| erfindungsgemäß | 150 |
| D | 100 |
| E | 83 |
| F | 100 |
| G | 117 |
TABELLE
12
Kontrollen C-G:
Öl-Trennung
nach 10 min bei 60°C
(140°F)
| Kontrolle | Prozent Öl |
| C | 117 |
| D | 100 |
| E | 117 |
| F | 117 |
| G | 100 |
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Die in Tabelle 11 offenbarten Ergebnisse
zeigen, dass bei der niedrigeren Temperatur, die Lösung des erfindungsgemäßen Beispiels
eine größere Wasser-in-Öl-Emulsion
bildete als die Kontrollreiniger. Dies beruht am ehesten auf der
Auswahl der in der Lösung
des Beispiels verwendeten Oberflächenmittels.
Oberflächenmittel,
die die Reinigungsleistung bei niedriger Temperatur heraufsetzten,
sind hyd rophober und bilden daher eher Wasser-in-Öl-Emulsionen.
Der Einfluss auf das Reinigen sollte minimal sein, da Verluste beim
Austrag diese Wirkung verkleinern und Zusätze, die zur Kompensation des
Austrags zugegeben werden, werden diese Verluste mehr als wettmachen.
Die in der Tabelle 11 aufgeführten
Ergebnisse zeigen, dass die Lösung
der Kontrolle E etwas Öl
in Wasser emulgierte.
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Die in Tabelle 12 gezeigten Ergebnisse
zeigen, dass bei einer Temperatur von 38°C (140°F) die in den Kontrollen E und
F hergestellten Lösungen
kleine Mengen Reinigungslösung
im Öl emulgierten.
Dies beeinflusst die Öltrennung
nicht negativ. Kleine Mengen Reinigerlösung können auf diese Weise verloren
gehen, sollten jedoch das Reinigen nicht signifikant beeinträchtigen.
Verluste aufgrund von Austrag würden
diese Wirkung minimieren und die zur Kompensation des Austrags zugegebenen
Zusätze
machen diese Verluste mehr als wett.
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Die gesteigerte Tendenz der Lösung des
Beispiels zur Bildung leichter Wasser-in-Öl-Emulsionen bei niedrigen
Temperaturen wurde als annehmbares Opfer angesehen, damit eine bessere
Reinigung bei diesen Temperaturen erhalten wird.
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Schäumen
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Wie bereits erwähnt, ist das Schäumprofil
des wässrigen
Reinigers eine wichtige Eigenschaft eines solchen Reinigers, wegen
der durch Schaum in der Ausrüstung,
insbesondere Sprühausrüstung, verursachten Probleme
wie bspw. Pumpenkavitation und der selektive Verlust von Oberflächenmitteln.
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Zwei Schaumtests wurden bei hoher
und niedriger Temperatur durchgeführt, um die Wirkung der Temperatur
auf die Schäumeigenschaften
der verschiedenen Testreinigerlösungen
zu bestimmen. Bei einem ersten Schaumtest wurden die im Beispiel
und in den Kontrollen D-G hergestellten Reinigungslösungen auf
ihre Neigung, bei einer Temperatur von 38°C (100°F) zu schäumen, untersucht. In einem
zweiten Schäumtest
wurden die in den Kontrollen C-G untersuchten Lösungen auf ihre Schäumwirkung
bei 60°C
(140°F)
untersucht. Beim ersten Schäumtest
wurde ein Wasserbad auf 38°C
(100°F)
eingestellt. Fünf
leere 100-ml-Meßzylinder wurden
in dem Wasserbad zum Vorwärmen
untergebracht. Unter Verwendung von destilliertem Wasser wurde eine
10% verdünnte
Lösung
aus jeder der Reinigungslösungen
für insgesamt
5 Testreinigungslösungen
hergestellt. Fünf
100 ml-Aliquots der Testreinigerlösungen (1 Aliquot je Testreinigerlösung) wurde
auf einem Digital-Heizplattenrührer
(Cole-Parmer Kat.# G-04644-20) untergebracht. Auf dem Heizplattenrührer wurde
jedes Aliquot gut gemischt und auf 38°C (100°F) erhitzt. Sobald die Aliquots
38°C (100°F) erreichten,
wurden die Aliquote aus dem Heizplattenrührer entfernt. Etwa 40 ml jedes
Aliquots wurden dann in den vorgewärmten Meßzylindern (1 Zylinder pro
40-ml-Aliquot) untergebracht. Jeder der Zylinder wurde dann verschlossen
und etwa 30 sec. geschüttelt,
wobei die Hand auf- und abbewegt wurde. Die geschüttelten
Zylinder wurden dann zurück
in das Wasserbad gestellt. Die Gesamthöhe der geschüttelten
Reinigerlösung
(einschließlich
der Schaumschicht) in jedem Zylinder wurde sofort aufgezeichnet.
Eine Stoppuhr wurde gestartet, und die Höhe jeder Lösung wurde nach 5 min aufgezeichnet.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle 13 aufgeführt.
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Der zweite Schaumtest war identisch
zum ersten Schaumtest, außer
dass die Temperatur der vorgewärmten
Zylinder und die Testreinigerlösungen
60°C (140°F) statt
38°C (100°F) betrugen.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle 14 aufgeführt.
TABELLE
13
Beispiel und Kontrollen D-G:
Schäumergebnisse nach 5 min bei
38°C (100°F)
| Beispiel | Schaumvolumen
(ml) |
| erfindungsgemäß | 60 |
| D | > 60 |
| E | 58 |
| F | 7 |
| G | 7 |
TABELLE
14
Kontrollen C-G:
Schäumergebnisse
nach 5 min bei 60°C
(140°F)
| Kontrolle | Schaumvolumen
(ml) |
| C | 0 |
| D | > 60 |
| E | 15 |
| F | 0 |
| G | 2 |
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Die in Tabelle 13 gezeigten Ergebnisse
zeigen, dass bei 38°C
(100°F)
die im Beispiel und in den Kontrollen D und E hergestellten Lösungen hochschäumende Produkte
waren, wohingegen die in den Kontrollen F und G verwendeten Lösungen wenig
schäumende
Produkte waren. Gewöhnlich
wurden das Schäumen
mit sinkender Temperatur stärker.
Die in der Tabelle 14 aufgeführten
Ergebnisse zeigen, dass bei 60°C
(140°F) die
in den Kontrollen F und G hergestellten Lösungen wenig Schaum, falls überhaupt,
erzeugten. Bei dieser Temperatur waren die in den Kontrollen D und
E hergestellten Lösungen
mäßig schäumende und
stark schäumende
Produkte.
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Aus der Tabelle 13 geht hrvor, dass
die im Beispiel hergestellte erfindungsgemäße Lösung ein stark schäumendes
Produkt bei niedriger Temperatur war. Es ist bekannt, dass Oberflächenmittel,
die bei niedrigen Temperaturen gut reinigen, dazu neigen, stärker zu
schäumen.
Das zur Herstellung der Lösung
des Beispiels verwendete wässrige
Konzentrat enthielt etwa 14 Gew.-% Oberflächenmittel. Diese größere Oberflächenmittelbeladung
trug ebenfalls zum Schäumen
bei. Da jedoch die Reinigerlösung
aus dem Beispiel für
Anwendungen entwickelt wurde, bei denen wenig oder nicht bewegt
wird, schien das stärkere
Schäumen
ein akzeptables Opfer für
eine bessere Reinigung bei niedrigeren Temperaturen zu sein.
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Die in den obigen Beispielen erhaltenen
Ergebnisse zeigen, dass die erfindungsgemäße Lösung des Beispiels bei niedrigeren
Temperaturen eine bessere Reinigungsleistung und Kompatibilität mit einem
größeren Spektrum
von Metallsubstraten als die anderen untersuchten Lösungen hatte.
Die Ergebnisse zeigen weiterhin, dass die Reinigungstemperatur eine
Wirkung auf die Reinigungsleistung der Reinigerzusammensetzungen
hatte.
