EP0111284B1 - Cleaning process - Google Patents
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Definitions
- the boric acid dispersion also contains other constituents, such as complexing agents and stabilizers.
- complexing agents are nitrilotriacetic acid, ethylenediaminetetraacetic acid, gluconic acid and / or citric acid, preferably phosphonic acids or phosphonocarboxylic acids, such as 1-hydroxyethane-1,1-diphosphonic acid, aminotrimethylene phosphonic acid and 2-phosphono-1,2,4-butane-tricarboxylic acid.
- the addition of the complexing agents can be up to 5 percent by weight, based on the total product.
- a solution with a pH of 9.2 which contains 60 g / l sodium hydroxide solution (50%) and 50 g / l of the following dispersion:
Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Reinigung starrer Oberflächen mit builderhaltigen alkalischen Lösungen, die durch Zusammenführung eines stark alkalischen und eines sauren Wirkstoffkonzentrates erhalten und wobei Dispersionen von Borsäure beziehungsweise Alkaliborat in Phosphorsäure im Gewichtsverhältnis 1:4 bis 20 verwendet werden.The invention relates to a process for cleaning rigid surfaces with builder-containing alkaline solutions, which are obtained by combining a strongly alkaline and an acidic active ingredient concentrate and wherein dispersions of boric acid or alkali borate in phosphoric acid are used in a weight ratio of 1: 4 to 20.
Es ist bekannt, zum Reinigen von starrem Material in Einkammerspritzmaschinen wegen des auf den Werkstücken zurückbleibenden transparenten Films Produkte auf Polyphosphatbasis und für die Reinigung von Werkstücken aus Aluminium und seinen Legierungen Produkte auf Phosphat/Alkaliborat-Basis zu verwenden.It is known to use polyphosphate-based products for cleaning rigid material in single-chamber injection molding machines because of the transparent film remaining on the workpieces, and to use phosphate / alkali borate-based products for cleaning workpieces made of aluminum and its alloys.
Im allgemeinen werden diese Produkte als pulvrige Gemische in den Handel gebracht und in dieser Form dem Reinigungsbad diskontinuierlich zugeführt, wobei die Badkonzentration des Reinigungsmittels je nach Anwendungszweck und Verschmutzungsgrad zwischen 0,1 und 20 Gewichtsprozent liegen kann. Voraussetzung für die Wirksamkeit der Reinigungslösung ist die Einhaltung der optimalen Konzentration. Diese kann durch Titration oder über eine Leitfähigkeitsmessung festgestellt werden. Die Leitfähigkeitsmessung zur Konzentrationsbestimmung kann in Verbindung mit einer automatischen Konzentrationsergänzung durchgeführt werden.In general, these products are marketed as powdery mixtures and are fed batchwise to the cleaning bath in this form, the bath concentration of the cleaning agent depending on the application and degree of soiling being between 0.1 and 20 percent by weight. The prerequisite for the effectiveness of the cleaning solution is compliance with the optimal concentration. This can be determined by titration or a conductivity measurement. The conductivity measurement for determining the concentration can be carried out in conjunction with an automatic concentration supplement.
Ein Nachteil der Arbeitsweise mit pulverförmigen Produkten, insbesondere wenn diese hygroskopische Salze enthalten, ist die Sicherstellung einer kontinuierlichen störungsfreien Zudosierung. Weiterhin sind gerade besonders wirksame nichtionische Tenside empfindlich gegenüber festem Ätznatron. Sie verändern sich mit der Lagerzeit durch Oxidation zu Ethercarbonsäuren. Dadurch wird bei bestimmten Befettungen eine Verschlechterung der Wirksamkeit beobachtet und bei Spritzentfettungsmitteln eine störende Schaumbildung verursacht.A disadvantage of working with powdered products, especially if they contain hygroscopic salts, is to ensure continuous, trouble-free metering. Furthermore, particularly effective nonionic surfactants are sensitive to solid caustic soda. They change with the storage time due to oxidation to ether carboxylic acids. As a result, a deterioration in the effectiveness is observed with certain greasing agents and a troublesome foam formation is caused with spray degreasing agents.
Es ist weiterhin bekannt, alkalisch reagierende flüssige Reinigungsmittel zu verwenden, die durch Zusammenführung eines stark alkalischen und eines sauren Wirkstoffkonzentrates hergestellt und ergänzt werden. Es war auf diesem Wege jedoch nicht möglich, wegen geringer Löslichkeit der Borsäure und der ungenügenden Beständigkeit der Polyphosphorsäure Produkte auf dieser Basis herzustellen. Die Anwendung orthophosphorsäurehaltiger Mittel führt jedoch bei einer einstufigen Reinigung leicht zu einem störenden, weissen Belag auf den Metalloberflächen. Auch wird Aluminium in solchen Lösungen angegriffen.It is also known to use alkaline liquid detergents which are produced and supplemented by combining a strongly alkaline and an acidic active ingredient concentrate. However, it was not possible in this way to produce products on this basis because of the low solubility of boric acid and the insufficient resistance of polyphosphoric acid. However, the use of agents containing orthophosphoric acid easily leads to a disturbing, white coating on the metal surfaces in a one-step cleaning. Aluminum is also attacked in such solutions.
Es hat sich im übrigen auch als schwierig erwiesen, hochkonzentrierte Wirkstoffkomponenten zu verwenden, ohne dass eine unnötige Konzentration an hydrotropen Substanzen und/oder an Kalisalzen mit geringem Aktivsubstanzgehalt erforderlich waren.Furthermore, it has also proven to be difficult to use highly concentrated active ingredient components without an unnecessary concentration of hydrotropic substances and / or potassium salts with a low active substance content being required.
In der DE-A-1 937 841 wird ein Verfahren zur Reinigung von Aluminiumoberflächen vor dem Lackieren beschrieben, bei welchem die Metalloberflächen mit stark alkalischen Mitteln bei einer Temperatur von 50 bis 85°C behandelt, anschliessend gespült und getrocknet werden. Die hierbei verwendeten wässrigen Lösungen enthalten 0,5 bis 15 Gew.-% Ätzalkali, 0,005 bis 0,2 Gew.-% alkalilösliche Salze von Polycarbonsäuren mit mehr als zehn Carboxylgruppen im Molekül - vorzugsweise Polyacrylate und/oder Methacrylate - sowie 0,003 bis 0,1 Gew.-% Erdalkaliionen. Zusätzlich können diese Lösungen alkalische Salze von Hydroxy- oder Aminophosphonsäuren mit mindestens zwei Phosphoratomen im Molekül sowie alkalilösliche Polyalkohole und/oder Salze von Polyhydroxycarbonsäuren mit mindestens zwei vicinalen Hydroxylgruppen und/oder deren Borsäurekomplexe enthalten. Die verwendeten stark alkalischen Reinigungslösungen können entweder direkt aus den Komponenten oder durch Auflösung entsprechender, konfektionierter, fester oder flüssiger Reinigungsmittel hergestellt werden.DE-A-1 937 841 describes a process for cleaning aluminum surfaces before painting, in which the metal surfaces are treated with strongly alkaline agents at a temperature of 50 to 85 ° C., then rinsed and dried. The aqueous solutions used here contain 0.5 to 15% by weight of caustic alkali, 0.005 to 0.2% by weight of alkali-soluble salts of polycarboxylic acids with more than ten carboxyl groups in the molecule - preferably polyacrylates and / or methacrylates - and 0.003 to 0, 1% by weight of alkaline earth ions. In addition, these solutions can contain alkaline salts of hydroxy- or aminophosphonic acids with at least two phosphorus atoms in the molecule as well as alkali-soluble polyalcohols and / or salts of polyhydroxycarboxylic acids with at least two vicinal hydroxyl groups and / or their boric acid complexes. The strongly alkaline cleaning solutions used can either be produced directly from the components or by dissolving appropriate, ready-made, solid or liquid cleaning agents.
Ferner wird in der DE-B-1 302 882 ein Verfahren zur Ergänzung von Reinigungsbädern für die kontinuierliche Reinigung von starrem Material, insbesondere Flaschen, mit Trinatriumorthophosphat enthaltenden alkalischen Reinigungsmitteln beschrieben.Furthermore, DE-B-1 302 882 describes a method for supplementing cleaning baths for the continuous cleaning of rigid material, in particular bottles, with alkaline cleaning agents containing trisodium orthophosphate.
Hierbei wird das Reinigungsbad ergänzt mit
- a) einem sauren Wirkstoffkonzentrat, welches freie Phosphorsäure und als Komplexbildner Gluconsäure und/oder Hydroxyalkyldiphosphonsäuren bzw. Aminoalkyldiphosphonsäuren oder deren wasserlösliche Salze enthält, sowie
- b) einem im wesentlichen Natronlauge enthaltendem Mittel, wobei letzteres im Überschuss ist.
- a) an acidic active ingredient concentrate which contains free phosphoric acid and, as a complexing agent, gluconic acid and / or hydroxyalkyldiphosphonic acids or aminoalkyldiphosphonic acids or their water-soluble salts, and
- b) an agent essentially containing sodium hydroxide solution, the latter being in excess.
Das saure Wirkstoffkonzentrat kann weiterhin Netzmittel und/oder Antischaummittel sowie gegebenenfalls Lösungsvermittler enthalten.The acidic active ingredient concentrate can also contain wetting agents and / or anti-foaming agents and, if appropriate, solubilizers.
Es wurde nun gefunden, dass man die bisherigen Mängel weitgehend vermeiden kann, wenn man sich des nachstehend beschriebenen Verfahrens bedient.It has now been found that the previous shortcomings can be largely avoided if the method described below is used.
Das neue Verfahren zur Reinigung starrer Oberflächen mit builderhaltigen alkalischen Lösungen, die durch Zusammenführen eines stark alkalischen und eines sauren Wirkstoffkonzentrates, wobei das alkalische Wirkstoffkonzentrat zur Erzielung eines alkalischen Milieus im Überschuss eingesetzt wird, erhalten werden, ist dadurch gekennzeichnet, dass als saures Wirkstoffkonzentrat eine Dispersion von Borsäure beziehungsweise Alkaliboraten in Phosphorsäure im Gewichtsverhältnis 1:4 bis 20 verwendet wird. Die Konzentration der Borsäure beziehungsweise der Alkaliborate in der Dispersion liegt zweckmässigerweise im Bereich von 5 bis 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise bei 5 bis 20 Gewichtsprozent. Anstelle von Borsäure können auch Alkaliborate, wie NaB02 sowie insbesondere Borax (Na2B407 mit 10 bzw. 5 H20) verwendet werden. Auch kann die Phosphorsäure teilweise, dass heisst bis zu 50%, durch Schwefelsäure ersetzt werden.The new process for cleaning rigid surfaces with builder-containing alkaline solutions, which are obtained by combining a strongly alkaline and an acidic active substance concentrate, the alkaline active substance concentrate being used in excess to achieve an alkaline milieu, is characterized in that a dispersion is used as the acidic active substance concentrate of boric acid or alkali borates in phosphoric acid in a weight ratio of 1: 4 to 20 is used. The concentration of the boric acid or the alkali borates in the dispersion is expediently in the range from 5 to 30 percent by weight, preferably 5 to 20 percent by weight. Instead of boric acid it is also possible to use alkali borates, such as NaB0 2 and in particular borax (Na 2 B 4 0 7 with 10 or 5 H 2 0). The phosphoric acid can also be partially, that is up to 50%, replaced by sulfuric acid.
Um eine gute Reinigungswirkung zu erzielen, sind Zusätze an anionischen, nichtionischen und/oder amphoteren Tensiden geeignet. Im einzelnen kommen Verbindungen, wie Alkylbenzolsulfonate, Alkylsulfonate, Fettalkoholsulfate, Anlagerungsprodukte von Ethylen- und/oder Propylenoxid an Fettalkohole, Fettamine und Alkylphenole sowie oberflächenaktive Ethylenoxid/Propylenoxid-Blockpolymerisate, in Betracht. Die Kettenlänge der Alkylreste liegt bei den genannten Verbindungen im Bereich von C12 bis C20 und im Falle der Alkylphenole im Bereich von C6 bis C18. Weiterhin kommen als amphotere Tenside Verbindungen wie Alkyldimethylammoniumbetaine (AIkylrest 12 bis 18 Kohlenstoffatome) in Betracht. Die Mengen an Netzmitteln liegen zweckmässig im Bereich von 0,5 bis 10%.Additions of anionic, nonionic and / or amphoteric surfactants are suitable to achieve a good cleaning effect. In particular, compounds such as alkylbenzenesulfonates, alkylsulfonates, fatty alcohol sulfates, adducts of ethylene and / or propylene oxide with fatty alcohols, fatty amines and alkylphenols and surface-active ethylene oxide / propylene oxide block polymers come into consideration Consider. The chain length of the alkyl radicals in the compounds mentioned is in the range from C 12 to C 20 and in the case of the alkylphenols in the range from C 6 to C 18 . Compounds such as alkyldimethylammonium betaines (alkyl radical 12 to 18 carbon atoms) are also suitable as amphoteric surfactants. The amounts of wetting agents are expediently in the range from 0.5 to 10%.
Es ist weiterhin zweckmässig, dass die Borsäuredispersion noch andere Bestandteile, wie Komplexbildner und Stabilisatoren, enthält. Insbesondere kommen als Komplexbildner Nitrilotriessigsäure, Ethylendiamintetraessigsäure, Gluconsäure und/ oder Zitronensäure, vorzugsweise Phosphonsäuren oder Phosphonocarbonsäuren, wie 1-Hydroxyethan-1,1-diphosphonsäure, Aminotrimethylenphosphonsäure und 2-Phosphono-1,2,4-butantri- carbonsäure in Betracht. Der Zusatz der Komplexierungsmittel kann bis zu 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtprodukt, betragen.It is also expedient that the boric acid dispersion also contains other constituents, such as complexing agents and stabilizers. Particularly suitable as complexing agents are nitrilotriacetic acid, ethylenediaminetetraacetic acid, gluconic acid and / or citric acid, preferably phosphonic acids or phosphonocarboxylic acids, such as 1-hydroxyethane-1,1-diphosphonic acid, aminotrimethylene phosphonic acid and 2-phosphono-1,2,4-butane-tricarboxylic acid. The addition of the complexing agents can be up to 5 percent by weight, based on the total product.
Die genannten Komplexbildner können jedoch gewünschtenfalls auch der alkalischen Komponente hinzugefügt werden. Letztere besteht im wesentlichen aus Natronlauge beziehungsweise Kalilauge.If desired, however, the complexing agents mentioned can also be added to the alkaline component. The latter consists essentially of sodium hydroxide solution or potassium hydroxide solution.
Unter dem Begriff «Überschuss» soll im Sinne der vorliegenden Erfindung eine so grosse Menge an Natronlauge oder Kalilauge verstanden werden, die ausreichend ist, um dem Wirkstoffkonzentrat nach der Zusammengabe einen pH-Wert von oberhalb 8, vorzugsweise zwischen 9 und 12, zu geben.For the purposes of the present invention, the term “excess” is to be understood to mean such a large amount of sodium hydroxide solution or potassium hydroxide solution that is sufficient to give the active substance concentrate a pH of above 8, preferably between 9 and 12, after the combination.
Die Herstellung der Dispersion kann dadurch erfolgen, dass man Borsäure beziehungsweise Alkaliborate in entsprechenden Mengen in auf circa 70°C erwärmte Phosphorsäure unter Rühren einträgt. Das Einbringen von Tensiden sowie Komplexbildnern erfolgt in gleicher Weise.The dispersion can be prepared by adding boric acid or alkali borates in appropriate amounts to phosphoric acid heated to about 70 ° C. with stirring. Surfactants and complexing agents are introduced in the same way.
Die oben angegebene Arbeitsweise hat den Vorteil, dass hoch konzentrierte Wirkstoffkomponenten hergestellt werden können, ohne dass eine unnötige Konzentration an hydrotropen Substanzen und/oder an Kalisalzen von geringem Aktivsubstanzgehalt erforderlich werden.The above-mentioned procedure has the advantage that highly concentrated active ingredient components can be produced without an unnecessary concentration of hydrotropic substances and / or potassium salts of low active substance content being required.
Bei der Herstellung von Reinigungsmittellösungen mit Hilfe von 2 Wirkstoffkomponenten kann im übrigen, je nach der vorliegenden Verschmutzung des zu behandelnden Materials eine Reinigungslösung mit unterschiedlicher Alkalität hergestellt werden, je nach dem, ob ein hoher oder ein kleinerer Teil der alkalischen Komponente verwendet wird. Da die Reaktion der Reinigungslösung immer alkalisch ist, kann die Konzentration der Lösung über die Leitfähigkeit der Hydroxylionen bestimmt werden. Die Zugabe der weiteren Wirkstoffkomponenten erfolgt dann in einem analogen Verhältnis zur alkalischen Komponente. Damit ist eine problemlos kontinuierliche Dosierung der Reinigungsmittelkonzentrate gewährleistet. Zur besseren Sichtbarmachung der Konzentrate können diese noch mit Indikatoren eingefärbt werden. Das Verfahren wird im übrigen bei den üblichen Temperaturen für Reinigungs- und Entfettungsanlagen im Bereich von 20 bis 100, vorzugsweise 50 bis 80°C durchgeführt.When producing cleaning agent solutions with the help of two active ingredient components, a cleaning solution with different alkalinity can be prepared, depending on the contamination of the material to be treated, depending on whether a higher or a smaller part of the alkaline component is used. Since the reaction of the cleaning solution is always alkaline, the concentration of the solution can be determined via the conductivity of the hydroxyl ions. The further active ingredient components are then added in an analogous ratio to the alkaline component. This ensures that the detergent concentrates are continuously dosed without any problems. To make the concentrates more visible, they can also be colored with indicators. The process is also carried out at the usual temperatures for cleaning and degreasing systems in the range from 20 to 100, preferably 50 to 80 ° C.
Der Anmeldungsgegenstand wird noch durch die nachfolgenden Beispiele erläutert, ohne hierauf beschränkt zu sein.The subject matter of the application is explained by the following examples, without being limited thereto.
Soweit nichts anderes angegeben, handelt es sich bei den %-Angaben um Gewichtsprozent.Unless otherwise stated, the percentages are percentages by weight.
Für die Entfernung von Stahlblechen wird ein Entfettungsbad, bestehend aus 50%iger Natriumhydroxidlösung und einer Dispersion aus Borsäure in H3P04 im Gewichtsverhältnis 3:2 vermischt.To remove steel sheets, a degreasing bath consisting of 50% sodium hydroxide solution and a dispersion of boric acid in H 3 PO 4 is mixed in a weight ratio of 3: 2.
Die Dispersion enthielt
Eine übliche 20 g/I enthaltende Behandlungslösung vom pH-Wert 11,5 besteht dann aus 20 g/I Dispersion und 30 g/I 50%ige Natronlauge. Die Badtemperatur betrug 75°C. Die darin behandelten Stahlbleche zeigten eine einwandfreie Entfettung. Der Reinigungsmittelfilm trocknet transparent auf.A conventional treatment solution containing 20 g / l of pH 11.5 then consists of 20 g / l of dispersion and 30 g / l of 50% sodium hydroxide solution. The bath temperature was 75 ° C. The steel sheets treated in it showed perfect degreasing. The cleaning agent film dries transparently.
Für die Entfettung von Werkstücken aus Aluminium wird eine Lösung mit dem pH-Wert 9,2 verwendet, die 60 g/I Natronlauge (50%ig) und 50 g/I folgender Dispersion enthält:
Die Reinigungslösung vom pH-Wert 11,5 besteht dann aus 50 g/I Dispersion und 75 g/I Natronlauge (50%ig).The cleaning solution with a pH of 11.5 then consists of 50 g / l dispersion and 75 g / l sodium hydroxide solution (50%).
20 g/I Dispersion benötigen 25,5 g/I 50%ige Natronlauge für eine Reinigungslösung vom pH-Wert 9,2 zur Entfettung von Aluminiumwerkstücken. Wird die Dispersion mit 32 g/1 50%iger Natronlauge versetzt, so entsteht eine Reinigungslösung für Stahl mit dem pH-Wert 11,5.20 g / l dispersion require 25.5 g / l 50% sodium hydroxide solution for a cleaning solution with a pH of 9.2 for degreasing aluminum workpieces. If 32 g / 1 50% sodium hydroxide solution is added to the dispersion, a cleaning solution for steel with a pH of 11.5 is created.
In die auf 70% erwärmte Phosphorsäure werden Borax und Tenside eingeführt. Für eine Reinigungslösung mit einem pH-Wert von 11,5 werden 20 g/I Dispersion und 30 g/150%ige Natronlauge benötigt.Borax and surfactants are introduced into the phosphoric acid heated to 70%. For a cleaning solution with a pH of 11.5, 20 g / l dispersion and 30 g / 150% sodium hydroxide solution are required.
20 g/I Dispersion benötigten 32 g/I 50%ige Natronlauge für eine Reinigungslösung vom pH-Wert 11,0.20 g / l of dispersion required 32 g / l of 50% sodium hydroxide solution for a cleaning solution with a pH of 11.0.
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