EP0240763A1 - Verfahren zur Reinigung verschmutzter fester Formteile - Google Patents
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
- B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
- B08B3/10—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
- B08B3/12—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration by sonic or ultrasonic vibrations
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
- C11D2111/00—Cleaning compositions characterised by the objects to be cleaned; Cleaning compositions characterised by non-standard cleaning or washing processes
- C11D2111/40—Specific cleaning or washing processes
- C11D2111/46—Specific cleaning or washing processes applying energy, e.g. irradiation
Definitions
- the invention relates to improvements in the cleaning of solid materials or molded parts by treating them in a washing or cleaning bath with simultaneous exposure to ultrasound on the bath liquid and / or the material to be cleaned.
- the removal of in particular pigment and / or grease soiling from the surface of solid workpieces or molded parts in washing and cleaning baths with the simultaneous use of ultrasound to facilitate dirt removal is a secure part of the relevant process engineering today, with the entire area of only occasional cleaning processes - for example in the Cleaning historical coins - right up to the independent process step in the continuous large-scale production of, for example, motor vehicles.
- the relief of the cleaning effect is based essentially on the cavitation and the shock-like extreme pressure fluctuations triggered in the immediate vicinity of the soiled solid surface. It is known that cavitation in aqueous cleaning solutions is harder and more effective than in organic solvents. Because of the extremely different types of contamination, however, depending on the degree of contamination, either aqueous and / or organic washing baths are used, depending on the existing technical possibilities. Organic solvents are particularly suitable for degreasing, but often leave the degreased pigment-like residues on the surface to be cleaned as a dry, dusty coating.
- Aqueous, mainly alkaline and possibly surfactant-containing wash baths are less suitable for removing greasy soils, but rather for removing pigment-like soils or, at best, for removing easily emulsifiable greasy deposits or residues on the solid surface.
- the teaching of the invention is based on the task of substantially improving the cleaning of shaped material parts and in particular the cleaning of the surface of such molded parts from pigment and / or grease stains in suitable washing and cleaning baths with the simultaneous action of ultrasound in several respects.
- the invention intends to enable batch or continuous regeneration of the bath fluids even and precisely during the use of these baths, without the bath liquid having to be distilled.
- the advantages of the new development are intended to apply equally to organic bath liquids and to aqueous baths, the invention, in a particularly important embodiment, having the task of making it possible, partially or preferably completely, to dispense with organic wash baths precisely where they have been used up to now has been regarded as indispensable by CKW and / or PKW in particular.
- the object of the invention is also to clean effectively with aqueous bath liquids under comparatively mild working conditions, in particular pH and process temperature, even the most difficult cleaning tasks in the Neutral range and at moderately elevated temperatures in aqueous washing or cleaning baths should be possible using ultrasound.
- the invention aims to enable the dirt to be separated from the bath liquid in such a way that, in essence, stationary baths can be used with batch-wise or continuous throughput of shaped materials to be cleaned without exhausting the cleaning capacity of the wash baths used. Further specific objects of the invention will become apparent from the description of the invention below.
- the invention relates to a method for cleaning the surface of solid, shaped materials or molded parts, in particular pigment and / or fat stains, by treating them in a washing and cleaning bath with at least temporary exposure to ultrasound, if desired in conjunction with further washing - And / or rinsing stages without the action of ultrasound, the characteristic of the method being that washing or cleaning baths are used for the ultrasound treatment, which are characterized by a content of catchers which are at least largely insoluble in the bath liquid for the absorption of at least part of the detached dirt award. It is preferred to work with insoluble dirt traps, which can be removed manually and / or mechanically from the cleaned molded material parts.
- the insoluble dirt traps are used in such a way that they can also be removed manually and / or mechanically from the liquid phase of the washing or cleaning bath.
- the undissolved catchers which are present as solids are preferably designed such that they have a substantial retransmission under the cleaning conditions and in particular also under the action of ultrasound Prevent the dirt on the solid surfaces to be cleaned.
- aqueous washing or cleaning baths which contain at least partially dissolved surfactant components.
- aqueous surfactant liquor, pigment and / or grease soiling to be removed and the dirt trap used, which is not dissolved in the washing liquor are coordinated with one another in such a way that the entire pigment and / or grease soiling removed - or at least the main part thereof - Is taken up by the undissolved dirt trap and can be discharged from the cleaning step by separating this undissolved dirt trap phase from the washing bath liquid.
- This separation can take place batchwise or continuously. It can be carried out in this form during the operation of the bath or during a break in operation or on the liquid phase drawn off from the bath. Details can be seen from the following.
- the essence of the teaching according to the invention lies in the following:
- the method according to the invention with the aid of the cleaning forces triggered by ultrasound - removes the impurities from the surface of the goods to be cleaned, but does not leave it at this step.
- a catcher which is insoluble in the wash liquor is provided in solid form, on the surface of which the dirt is deposited at least in part.
- the dirt is transferred from an emitting solid surface to an accommodating, separately arranged solid surface.
- the wash bath liquid now essentially only serves Cavitation formation and thus easier cleaning by the action of ultrasound and the transport of the detached dirt particles on the surface of the dirt trap, which is in a separate solid phase.
- the wash bath liquid itself is not used up. It regenerates itself to the extent that the dirt it absorbs is absorbed by the strainer.
- the catcher systems used according to the invention are tailored to this. They can consist of only one substance that is able to bind both pigment dirt and grease dirt, but in particular different catcher systems can also be used, which are more suitable for binding pigment dirt on the one hand and for grease dirt on the other hand.
- the corresponding capture solids can be used in a mixture with one another, but they can also be used separately in successive process stages. It is particularly important for the teaching of the invention that under these conditions of transferring dirt from one solid surface to another while at the same time regenerating the washing liquid, the use of aqueous systems becomes possible, regardless of whether it is the removal of pigment stains or grease stains.
- the teaching according to the invention thus extends the application of a working principle in the field of cleaning, in particular technical cleaning, of solid, shaped materials under the action of ultrasound, which is described in a number of older applications by the applicant, preferably for washing textile materials under conventional washing conditions .
- the use of this new working principle in the field of textile washing using ultrasound, in particular to facilitate the removal of pigment and / or grease stains, is described in the earlier patent application DE 36 10 386.1 (D 7583).
- DE 36 10 386.1 DE 7583.
- the invention provides as an essential element the use of so-called catchers for taking up at least part of the detached pigment and / or grease dirt.
- these catchers are insoluble in the wash liquor and are present in such a form that they can be separated manually and / or mechanically from the cleaned material and, if desired, from the wash liquor used.
- the earlier application DE 35 45 990.5 (D 7478/7495) relates to the use of polyfunctional quaternary ammonium compounds (PQAV) which are insoluble in aqueous surfactant washing or cleaning solutions, even under the temperature loads of the washing process, and / or on aqueous ones Solutions corresponding to insoluble solids are not washable, immobilized, as a particle-dirt-collecting cleaning booster in aqueous surfactant washing or cleaning solutions, which can be manually and / or mechanically separated from the goods to be cleaned after washing or cleaning.
- At least a considerable proportion of the dirt, in particular pigment dirt, that is solubilized in textile washing is absorbed by the PQAV present in the solid phase and thus ultimately transferred from the textile material that was originally soiled and to be cleaned to the dirt collector.
- PQAV or PQAV / surfactant complex compounds as from the reaction of PQAV with surfactant components, in particular anionic, amphoteric and / or nonionic surface-active agents, as dirt-absorbing weight-loss agents for reducing the need for conventional chemicals in washing and / or cleaning agents is the subject of said patent application DE 36 06 729.6 (D 7554).
- PQAV Polyfunctional quaternary ammonium compounds
- these previously known PQAV are oligomers and / or polymers which have a plurality or a plurality of quaternary ammonium groups on their oligomeric or polymeric matrix. Adequate water solubility of the PQAV is generally required for use in the field of cosmetics.
- the use of PQAV according to the invention calls for the insolubility of the PQAV-based auxiliaries used as dirt collectors in the aqueous surfactant washing or cleaning solutions.
- the insolubility of the PQAV components used as dirt collectors in the sense of the invention is in fact an indispensable prerequisite, in particular for the field of textile washing. Will this critical precondition according to the invention is not met, then the washing result is reversed to its opposite. Soluble PQAV components sliding into the wash bath are absorbed onto the textile goods to be washed and there bind undesirably additional amounts of pigment dirt.
- Suitable originally water-soluble or water-insoluble PQAV in the sense of the invention preferably have an average molecular weight of at least about 200, preferably at least about 300 and in particular at least about 1000.
- the upper limit of the PQAV is basically meaningless and is, for example, 50 million, for example 10 million. This is understandable from the requirement of the insolubility of the PQAV required according to the invention. If this is ensured, there are no upper limits to the molecular weight.
- polymers which carry quaternary ammonium groups either in the polymer chain or bound to the polymer chain are suitable as PQAV which are initially water-soluble but then immobilized on an insoluble carrier.
- Such quaternary ammonium groups can also be derived from cyclically bound nitrogen. Examples of such quaternary ammonium groups are corresponding members of 5- or 6-membered ring systems, e.g. of morpholine, piperidine, piperazine or indazole rings. Numerous examples of such water-soluble PQAV are e.g. in US Pat. No. 4,240,450.
- PQAV poly(vinyl)-styrene resin
- cellulose ethers the anhydroglucose units of which bear substituents with quaternary ammonium groups which are bonded via ether oxygen.
- Such polymers are known, for example, from US Pat. No. 3,472,840.
- a commercial product with this structure is, for example, the Polymer-JR (R) 400.
- Suitable cationic polymers are, for example, the quaternary polyvinylpyrolidone copolymers known from US Pat. No. 3,910,862 and available, for example, under the trade name Gafquat (R) 734 and 755, and those known from US Pat. No. 4,157,388 and, for example, under the trade name Mirapol (R) A15 available quaternary polymeric urea derivatives.
- Suitable copolymers with a polycationic character are also the polyacrylamide copolymers described in the published European patent application 0 153 146, in particular in addition to contain at least 50 mol% of acrylamide units up to 50 mol% of a quaternized aminoalkyl ester of acrylic acid or methacrylic acid.
- Galactomannans are polysaccharides that occur in the endosperm cells of many legume seeds, but which are obtained on an industrial scale only from locust bean gum, guar gum and tara gum. They are made up of a linear Mannan main chain consisting of beta (1.4) glycosidically linked mannopyranose building blocks to which individual galactopyranose residues are fixed in an alpha- (1.6) -glycosidic bond as a branch. The main difference between the individual polygalactomannans is the mannose-lactose ratio.
- the cationic derivatives of the polygalactomannans are produced by reacting hydroxyl groups of the polysaccharide with reactive quaternary ammonium compounds.
- Such cationic guar derivatives are e.g. B. under the trade name "Cosmedia Guar C 261" on the market.
- the degree of substitution (DS) of Cosmedia Guar C 261 is about 0.07.
- Corresponding PQAV / surfactant complexes which are derived from the reaction of such PQAV components with one or more surfactants, in particular anionic surfactants, amphoteric surfactants and / or nonionic surfactants, are particularly suitable as dirt traps for the cleaning stage described using ultrasound.
- the originally present counter anion of PQAV may be at least partially replaced by surface-active agents. It may be preferred to use corresponding reaction products between the original PQAV and the surface-active agents, in which at least 50 equivalent% and in particular at least about 80 equivalent% of the quaternary ammonium groups are activated with regard to their counteranions by exchange with the surface-active agents.
- the activation of the quaternary ammonium groups by the use of at least equivalent amounts of PQAV on the one hand and surface-active agent on the other hand in the preparatory manufacturing stage of the dirt-absorbing Catcher made.
- Excess surfactants generally do no harm and may even be preferred.
- Particularly active scavengers have been obtained by using a multiple excess of the surfactant component in addition to the stoichiometrically required amount. This excess can be, for example, up to 10 times the stoichiometrically calculated amount or even more and, for example, up to 1000 times this amount.
- tensides in amounts of 10 to 500 times - based on the stoichiometrically required amount - have been used.
- Surfactant components which are capable of such an exchange are used in particular as surface-active agents. It is known that quaternary ammonium groups - depending on the type of quaternization reaction - usually contain e.g. Halide or a lower alkyl sulfate moiety. According to the invention, this counter ion is replaced, for example, by surfactants containing anionic groups or correspondingly reacting surfactants. Thus, the counter anion can be replaced by anionic, amphoteric and / or nonionic surface-active agents known per se, in particular by corresponding low-molecular compounds with surfactant character.
- the insoluble catchers based on PQAV can - as described in detail in the older applications - in the form of flat supports with a large surface area, e.g. in sheet or foil form or in the form of a cloth used.
- these essential auxiliaries in the form of finely divided substances which enable their disperse fine distribution in the washing or cleaning liquors and thus ensure that, with the most homogeneous possible distribution of the dirt-adsorbing catcher components, every contaminated area of the material to be cleaned of catcher substance is washed around.
- the transport path of a detached dirt particle from its original location to the desired landfill location on the catcher surface is kept as short as possible in this way.
- new, adsorptive PQAV surfaces of the surface of the molded part to be unloaded from pigment dirt can also be made available in this way.
- the movement of the entire bath triggered by ultrasound can be sufficient if the finely divided capture material is sufficiently suspended, but an additional movement of the bath liquid can also be provided.
- the catchers based on PQAV which are present as a heterogeneous solid phase according to the invention, absorb, in particular, electrostatically charged portions from the dirt-laden liquor, for example correspondingly negatively charged particle dirt.
- the PQAV solid material can also have a cleaning effect or relieve fleets of other dirt components.
- the PQAV-based catchers are also able to remove considerable amounts of grease from the fleet. In order to reinforce the cleaning effect, it can be useful in this context to use substance classes other than dirt-absorbing catchers in the sense of the invention or to use them together with the PQAV-based catchers.
- auxiliaries which are also present in a heterogeneous solid phase and are distinguished by high absorption capacity for oleophilic soiling are used.
- selected plastics for example polyethylene or polypropylene or polyurethanes or also superficially highly hydrophobic finished insoluble solids of any origin, have the ability to pull the oleophilic dirt portion, which has been hydrophilized under the action of surfactants, from a surfactant wash liquor and to hold on to its surface.
- surfactants for example polyethylene or polypropylene or polyurethanes or also superficially highly hydrophobic finished insoluble solids of any origin
- organic solvents of the type CHC and / or CFC have been used for this purpose, which act as solvents for the greasy dirt and which, in previously known processes, have to be subjected to a usually distillative workup in order to maintain the cleaning action of the sonicated bath.
- greasy soiling can also be detached by means of aqueous washing liquors containing surfactant and can be taken up in the liquor.
- This working principle is used in the preferred embodiment of the invention in which aqueous washing or cleaning liquids are used. Undissolved catchers of the type described are then used, which remove the fatty dirt from the aqueous-surfactant liquor loaded with fatty dirt.
- the entire catcher system can be based on such predominantly oleophilic contaminant-binding systems. This becomes possible if the soiling to be removed from the solid molded parts is exclusively or by far predominantly greasy soiling. Since this prerequisite is relatively rare in large-scale technology, and pigment stains must generally be expected, the catcher substrate based on PQAV or PQAV / surfactant complexes is at least partly used in the more important embodiment of the invention together with such oleophilic catchers also used.
- the collectors for oleophilic dirt can be used, for example, in the form of flakes, fibers or fiber structures such as cloths, tangled fiber tiles, poromer skins and the like. The same applies here that they are in direct contact with the cleaning bath cleaning solid surface can be used and / or that their storage separate from the cleaning process is possible with batch or continuous passage of the cleaning liquor to absorb the oleophilic dirt.
- teaching according to the invention also applies with regard to these dirt traps, that a manual and / or mechanical separation between the material to be cleaned and the dirt collector and in particular also between the liquid phase and the dirt collector is ensured.
- the auxiliary substances which collect oleophilic dirt can be used simultaneously with the treatment of the cleaning liquor by catchers based on PQAV and / or separately therefrom.
- the individual working conditions are determined by the nature of the pollution in the cleaning liquor and the expected load of the dirt-collecting auxiliary substances in the solid phase.
- the insoluble PQAV-based scavengers used as dirt-absorbing slimming agents are preferably used as a finely divided solid which is dispersed in the wash liquor during the washing process, can be removed from the washed items after the washing process has ended and, if desired, can ultimately also be separated from the cleaned washing liquor, as described in detail in the above-mentioned older application DE 36 05 716.9 (D 7538).
- Any insoluble materials of an inorganic and / or organic type are suitable as insoluble carrier materials for fixing PQAV or PQAV / surfactant complexes and thus for the immobilization of these dirt-collecting active components, provided that they are otherwise inert in the washing solutions.
- Suitable organic materials can, for example, be of vegetable origin.
- inorganic supports such as those mentioned in the older ones Registrations are described.
- These are mineral substances of natural and / or synthetic origin, which are in the form of finely divided solids.
- PQAV-coated carrier substances having a specific surface area of at least about 0.5 m2 / g are preferably used according to the invention, this specific surface area in particular preferably being at least 1 m2 / g.
- the specific surface is understood to be the area that can be covered with PQAV.
- Certain minerals, which are particularly suitable here have additional surface areas inside the solid phase - be it due to their pore structure or their ability to swell - which, however, are not or only to a limited extent accessible with PQAV.
- the verifiable outer surface can reach considerable values, which can reach or exceed 10 m2 / g and also 50 m2 / g and lead up to the range of 100 m2 / g or even up to for example 300 m2 / g.
- Colloidal silicas may be mentioned as examples of such extreme surfaces that are accessible for covering with PQAV.
- the maximum particle sizes of the PQAV-loaded fine particles are preferably not above about 100 ⁇ , preferably not above about 40 ⁇ - these numerical values are based on the absolute particle diameter and mean that all or at least the vast majority of the fine particles present meet these general conditions correspond. Particles which have an average particle size (volume average) of at most about 10 ⁇ can be particularly useful for effective cleaning, the absolute particle size of at least the majority of all solid particles also being below this value.
- Suitable inorganic carriers are in particular insoluble and finely divided salts, oxides, silicates and the like.
- aluminosilicates of the type of zeolites or zeolite-like compounds are suitable, in particular sodium zeolite A, which is widely used in detergents today.
- zeolite A can also be used in an exchanged form, for example as a calcium salt.
- a particularly suitable mineral carrier class is swellable, finely divided substances of the type of clays and / or swellable layered silicates, in particular from the smectite class.
- Swellable inorganic minerals of this type are characterized by a particularly large surface when swollen. This can be used within the scope of the invention.
- the known smectite clays montmorillonite, hectorite and / or saponite are particularly suitable here.
- comparable synthetic materials are also suitable, and in particular corresponding synthetic materials with only limited swellability, as are described, for example, in the earlier application DE 35 26 405.5 (D 7031).
- catchers which contain the insoluble active component - for example the PQAV / surfactant complex and / or the strongly oleophilic coating - as surface finish per se of inert insoluble solids
- the method according to the invention it is possible to work effectively with baths in which the capacity of the undissolved dirt traps for immobilizing dirt on the catcher is already largely exhausted but not yet fully utilized.
- This embodiment is particularly important for a continuous cleaning process in which stationary sound baths are used, the undissolved capture phase of which is regenerated batchwise or continuously, while the material to be cleaned is also passed batchwise or continuously through the sonicated cleaning stage.
- the cleaning can be carried out in such a way that the bath liquid together with the dirt-laden catcher is pumped through a separation stage in which at least portions of the dirt-laden catcher are separated off, while free catcher capacity is returned to the bath.
- the method of operation is possible in such a way that the surfaces to be cleaned are only treated with the washing solution under the action of sound and the dirt is first transferred to the washing solution, whereupon this washing solution is batchwise and / or continuously through a separately stored bed the strainer is guided and at least partially regenerated here.
- this washing solution is batchwise and / or continuously through a separately stored bed the strainer is guided and at least partially regenerated here.
- catchers whose capacity for immobilizing dirt on the catcher is about 20 to about 98%, preferably not more than about 95% and in particular in the range from about 50 to Is 90% busy.
- the amounts of undissolved catcher to be used in connection with the method according to the invention are matched to the expected contamination load. If it is intended to use these dirt absorbers only once, the smallest amounts of the catcher are often sufficient, provided that only minor contamination can be removed. In large-scale, in particular continuous, cleaning processes, however, comparatively large amounts of pigment and / or grease soiling are obtained and have to be removed. This fact can be countered by the total amount of catcher used and / or by preferably partially discharging contaminated catcher parts and correspondingly introducing fresh catcher parts.
- the catchers of the species concerned are able to bind the same to dirt, in particular pigment and / or grease dirt, up to a multiple of their weight - in particular due to the spreading of the PQAV-based catchers on the carrier substrate in the thinnest layer.
- swellable layered silicates of the smectite group mentioned above and in particular the use of swellable, finely divided montmorillonite, hectorite or saponite can be modified as follows: large surface ready for the absorption of PQAV / surfactant complex, the pre-swelling of these swellable materials is recommended. This pre-swelling is possible in a purely aqueous phase. In a special embodiment, however, the inner regions of the swellable materials can be designed such that they take on an additional function within the framework of the dirt collector according to the invention.
- the temperature of the wash liquor in the ultrasound treatment can be up to about 95 ° C, but is preferably considerably lower and usually does not exceed temperatures of about 80 ° C. Effective cleaning is possible at room temperature. Lowering the process temperature toward room temperature is even preferred from the standpoint of promoting desired cavitation formation.
- it should be borne in mind that in the invention it has often proven to be expedient to carry out the washing step of the ultrasound treatment in the temperature range from approximately 30 to approximately 70 ° C. and here in particular in the temperature range from approximately 35 to approximately 50 ° C.
- the frequency range for carrying out the method according to the invention in the stage of ultrasound treatment concerned here is the entire range known today and also partially used in cleaning methods.
- Particularly preferred frequencies of the sonication are in the range up to approximately 100 kHz, the lower limit for the ultrasound usually being specified as approximately 16 kHz. Accordingly, a range of about 20 to 60 kHz for the sound frequency used can be particularly suitable, although it is also known here that the tendency towards cavitation and thus the triggering of the desired cleaning forces becomes greater the lower the sonication frequency in the case mentioned here Area is selected.
- the effects of much higher frequencies are also known, e.g. up to the MHz range, which are characterized in particular by a stronger material penetration ability or force - even if the tendency to promote cavitation decreases.
- the design of the sound reinforcement stage in the method according to the invention or of the devices suitable for carrying out this method stage is generally influenced by a plurality of parameters.
- Values up to approximately 50 W / cm2, in particular up to approximately 10 W / cm2 and preferably values in the range from approximately 0.5 to 5 W / cm2 have been found to be quite useful and effective as the power density, the power input into a bath, for example can range from at least about 20 W to the kW range. Larger amounts are also suitable for larger bathrooms.
- Reliable washing results in the ultrasound stage are often obtained in the period from 0.01 to 60 minutes, in particular in 0.1 to 15 minutes, a period of about 1 to 15 minutes, in particular about 1 to 10 minutes, generally providing the desired cleaning action.
- the cleaning agent system for coping with the pigment dirt and / or grease dirt problem can be reduced to the suitable combination of the following two components: auxiliary means for detaching the dirt contamination from the items to be cleaned and dirt-absorbing insoluble or immobilized catchers in the sense of the invention.
- the tools for detaching dirt and for transferring the detached dirt to the undissolved catcher are surfactants. Their nature and quantity can no longer be based on the fact that these surfactants used as washing aids are also of crucial importance for the solubilization of the detached pigment dirt in the liquor.
- the details of the earlier applications DE 36 06 729 (D 7554) and DE 36 10 386 (D 7583) mentioned apply here in detail.
- the cleaning stage using ultrasound can be combined in a manner known per se with additional work stages, for example pre-cleaning and / or with one or more subsequent rinsing and / or drying stages.
- the water-cleaned material can be dried in a manner known per se by subsequent treatment in an HFC bath in an energy-saving and stain-free manner at a relatively low temperature.
- the molded carburettor parts taken from the deep-dark gray cleaning liquor are rinsed with tap water and dried.
- the wash test on the polyester rag in the dirt-laden liquor leads from an initial remission value of 29.5% to a wash remission value of 80.0%.
- the washed and rinsed test cloth is pure white.
Landscapes
- Detergent Compositions (AREA)
Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft Verbesserungen bei der Reinigung fester Werkstoffe bzw. Formteile durch deren Behandlung in einem Wasch- bzw. Reinigungsbad unter gleichzeitiger Einwirkung von Ultraschall auf die Badflüssigkeit und/oder das zu reinigende Gut. Die Beseitigung von insbesondere Pigment- und/oder Fettanschmutzungen von der Oberfläche fester Werkstücke bzw. Formteile in Wasch- und Reinigungsbädern unter gleichzeitigem Einsatz von Ultraschall zur erleichterten Schmutzablösung ist heute gesicherter Bestandteil der einschlägigen Verfahrenstechnik, wobei der gesamte Bereich nur gelegentlicher Reinigungsvorgänge - beispielsweise bei der Reinigung historischer Münzen - bis hin zum selbständigen Verfahrensschritt bei der kontinuierlichen großtechnischen Fertigung von beispielsweise Kraftfahrzeugen überstrichen wird. Zu den Gesetzmäßigkeiten, den Anlagen und Anwendungsgebieten der Ultraschall-Reinigungstechnik besteht eine beträchtliche Literatur, wobei als Veröffentlichungen aus der jüngeren Zeit genannt seien: R. Sievers "Anlagen und Anwendungsgebiete der Ultraschall-Reinigungstechnik" in Metall, Internationale Zeitschrift für Technik und Wirtschaft 35 (1981), 763 ff. sowie Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Third Edition, Wiley-Interscience (1983), Band 23, 462 bis 479, insbesondere 463 bis 465.
- Als wichtigste Verfahrenselemente gelten demnach auch noch heute die folgenden Bedingungen: Frequenzbereich etwa 20 bis 60 kHz, Verwendung von überwiegend piezokeramischen und magnetostriktiven Schwingern, Leistungsdichten im beschallten Volumen im Bereich von etwa 5 bis 15 W/l mit einzelnen erheblichen Abweichungen, hauptsächlich nach oben wie vor allem Verwendung von wäßrigen, insbesondere wäßrig-tensidischen Bädern und/oder organischen Lösungsmitteln als Waschflüssigkeit. Als organische Lösungsmittel werden vor allem chlorierte oder fluorierte Kohlenwasserstoffe (CKW bzw FKW) eingesetzt.
- Die Erleichterung des Reinigungseffektes beruht im wesentlichen auf der Kavitation und den damit ausgelösten schockartigen extremen Druckschwankungen im unmittelbaren Nahbereich der verschmutzten Feststoffoberfläche. Dabei ist es bekannt, daß die Kavitation in wäßrigen Reinigungslösungen härter und wirksamer ist als in organischen Lösemitteln. Wegen der äußerst unterschiedlichen Arten von Verunreinigungen werden nach den bisherigen technischen Möglichkeiten jedoch je nach Verschmutzung entweder wäßrige und/oder organische Waschbäder eingesetzt. Organische Lösemittel eignen sich insbesondere zum Entfetten, hinterlassen aber nicht selten die ihrerseits entfetteten pigmentartigen Rückstände als trockenen, staubförmigen Belag auf der zu reinigenden Oberfläche. Wäßrige, hauptsächlich alkalische und gegebenenfalls tensidhaltige Waschbäder sind weniger zur Entfernung von Fettanschmutzungen sondern eher zur Ablösung von pigmentartigen Anschmutzungen oder bestenfalls zur Entfernung leicht emulgierbarer fettiger Beläge bzw. Rückstände auf der Feststoffoberfläche geeignet.
- Sowohl für die wäßrigen wie für die organischen Wasch- bzw. Reinigungsmittel gilt, daß sich die Flüssigphase bei laufender Verwendung rasch mit dem abgewaschenen Schmutz anreichert, so daß ziemlich bald eine Schmutzkonzentration erreicht ist, die erneut zu Rückständen auf den zu reinigenden Oberflächen und damit nur noch zu unzureichender Reinigungsleistung führten. Insbesondere im kontinuierlichen Verfahren ist daher der ständige Ersatz der Waschbadflüssigphase durch frische Badflüssigkeit erforderlich. In den heute bekannten Anlagen kann das absatzweise oder kontinuierlich erfolgen. Dabei ist im allgemeinen eine Regeneration der Schmutz beladenen Flüssigphase vorgesehen. Dies gilt insbesondere für organische Waschflüssigkeiten, die im allgemeinen durch Destillation gereinigt und in das Verfahren zurückgeführt werden. Die Regenerierung wäßriger Waschbadflüssigkeiten erfordert häufig einen so beträchtlichen Aufwand, daß stattdessen verbrauchte Badflüssigkeit verworfen und durch frisch angesetzte wäßrige Badflüssigkeit ersetzt wird.
- Die Lehre der Erfindung geht von der Aufgabe aus, die Reinigung formgestalteter Werkstoffteile und insbesondere die Reinigung der Oberfläche solcher Formteile von Pigment- und/oder Fettanschmutzungen in geeigneten Wasch- und Reinigungsbädern unter gleichzeitiger Einwirkung von Ultraschall in mehrfacher Hinsicht substantiell zu verbessern. So will beispielsweise die Erfindung die absatzweise oder kontinuierliche Regenerierung der Badflüssigkeiten auch und gerade während des Einsatzes dieser Bäder ermöglichen, ohne daß es einer Destillation der Badflüssigkeit bedarf. Die Vorteile der Neuentwicklung sollen dabei gleichermaßen für organische Badflüssigkeiten wie für wäßrige Bäder gelten, wobei sich die Erfindung in einer besonders wichtigen Ausführungsform die Aufgabe gestellt hat, den teilweisen oder bevorzugt vollständigen Verzicht auf organische Waschbäder auch und gerade dort zu ermöglichen, wo bisher der Einsatz von insbesondere CKW und/oder FKW als unverzichtbar angesehen worden ist. Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, mit wäßrigen Badflüssigkeiten unter vergleichsweise milden Arbeitsbedingungen von insbesondere pH-Wert und Verfahrenstemperatur wirkungsvoll zu reinigen, wobei auch schwierigste Reinigungsaufgaben im Neutralbereich und bei höchstens mäßig erhöhten Temperaturen in wäßrigen Wasch- bzw. Reinigungsbädern unter Einsatz von Ultraschall möglich sein sollen. In einer besonderen Ausführungsform will schließlich die Erfindung die Abtrennung des Schmutzes aus der Badflüssigkeit dergestalt ermöglichen, daß im wensentlichen mit stationären Bädern bei absatzweisem oder kontinuierlichem Durchsatz von zu reinigenden formgestalteten Werkstoffen gearbeitet werden kann, ohne daß hierbei eine Erschöpfung der Reinigungskapazität der eingesetzten Waschbäder stattfindet. Weitere spezielle Aufgaben der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung hervor.
- Gegenstand der Erfindung ist gemäß einer ersten Ausführungsform eine Verfahren zur Reinigung der Oberfläche fester formgestalteter Werkstoffe bzw. Formteile von insbesondere Pigment-und/oder Fettanschmutzungen durch deren Behandlung in einem Wasch- und Reinigungsbad unter wenigstens zeitweiser Einwirkung von Ultraschall, gewünschtenfalls in Verbindung mit weiteren Wasch- und/oder Spülstufen ohne Ultraschalleinwirkung, wobei das Kennzeichen des Verfahrens darin liegt, daß für die Ultraschallbehandlung Wasch- bzw. Reinigungsbäder eingesetzt werden, die sich durch einen Gehalt an in der Badflüssigkeit wenigstens weitgehend unlöslichen Fängern für die Aufnahme wenigstens eines Teils des abgelösten Schmutzes auszeichnen. Bevorzugt wird dabei mit unlöslichen Schmutzfängern gearbeitet, die von den gereinigten Werkstofformteilen manuell und/oder mechanisch abgetrennt werden können. In einer besonders wichtigen Ausführungsform der Erfindung werden die unlöslichen Schmutzfänger in solcher Form eingesetzt, daß sie auch von der Flüssigphase des Wasch- bzw. Reinigungsbades manuell und/oder mechanisch abgetrennt werden können. Die ungelösten, als Feststoffe vorliegenden Fänger sind dabei bevorzugt so ausgestaltet, daß sie unter den Reinigungsbedingungen und insbesondere auch unter Einwirkung von Ultraschall eine substantielle Rückübertragung der aufge nommenen Schmutzanteile auf die zu reinigenden Feststoffoberflächen verhindern.
- In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird in der Stufe der Reinigung unter Anwendung von Ultraschall mit wäßrigen Wasch- bzw. Reinigungsbädern gearbeitet, die wenigstens anteilsweise gelöste Tensidkomponenten enthalten. Dabei sind in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wäßrige tensidische Flotte, zu beseitigender Pigment- und/oder Fettschmutz sowie der mitverwendete, in der Waschflotte ungelöste Schmutzfänger derart aufeinander abgestimmt, daß der gesamte abgelöste Pigment- und/oder Fettschmutz - oder doch wenigstens der Hauptanteil hiervon - von dem ungelösten Schmutzfänger aufgenommen wird und über die Abtrennung dieser ungelösten Schmutzfängerphase von der Waschbadflüssigkeit aus der Reinigungsstufe ausgeschleust werden kann. Diese Abtrennung kann absatzweise oder kontinuierlich erfolgen. Sie kann in dieser Form während des Betriebes des Bades vorgenommen werden oder in einer Betriebspause bzw. an der aus dem Bad abgezogenen Flüssigphase durchgeführt werden. Einzelheiten hierzu werden aus dem folgenden ersichtlich.
- Der Kernpunkt der erfindungsgemäßen Lehre liegt in dem folgenden: Das erfindungsgemäße Verfahren löst - unter der Mithilfe der durch Ultraschall ausgelösten Reinigungskräfte - die Verunreinigungen von der Oberfläche des zu reinigenden Gutes, beläßt es aber nicht bei diesem Arbeitsschritt. Gleichzeitig wird im erfindungsgemäßen Verfahren ein in der Waschflotte unlöslicher Fänger in Feststofform vorgesehen, auf dessen Oberfläche sich der Schmutz wenigstens anteilsweise niederschlägt. Im erfindungsgemäßen Verfahren findet dementsprechend eine Übertragung des Schmutzes von einer abgebenden Feststoffoberfläche auf eine aufnehmende, getrennt angeordnete Feststoffoberfläche statt. Die Waschbadflüssigkeit dient jetzt im wesentlichen nur noch der Kavitationsbildung und damit der erleichterten Reinigung durch Ultraschalleinwirkung sowie dem Transport der abgelösten Schmutzanteile auf die Oberfläche des in getrennter Feststoffphase vorliegenden Schmutzfängers. Die Waschbadflüssigkeit selber wird dabei nicht verbraucht. Sie regeneriert sich unmittelbar in dem Ausmaße, in dem die von ihr aufgenommenen Schmutzanteile durch den Schmutzfänger aufgenommen werden.
- Als technische Verschmutzungen sind insbesondere Pigmentanschmutzungen und/oder Fettanschmutzungen zu erwarten bzw. zu beseitigen. Die erfindungsgemäß eingesetzten Fängersysteme sind hierauf zugeschnitten. Sie können aus nur einer Substanz bestehen, die in der Lage ist, sowohl Pigmentschmutz wie Fettschmutz zu binden, insbesondere können aber auch unterschiedliche Fängersysteme zum Einsatz kommen, die einerseits mehr für die Bindung von Pigmentschmutz und andererseits mehr für die Bindung von Fettschmutz geeignet sind. Die entsprechenden Fängerfeststoffe können dabei im Gemisch miteinander eingesetzt werden, sie könne aber auch getrennt voneinander in aufeinanderfolgenden Verfahrensstufen Verwendung finden. Besonders wichtig ist für die Lehre der Erfindung, daß unter diesen Bedingungen der Schmutzübertragung von einer Feststoffoberfläche zu einer anderen unter gleichzeitiger Regenerierung der Waschflüssigkeit die Verwendung wässriger Systeme möglich wird, gleichgültig, ob es sich um die Beseitung von Pigmentanschmutzungen oder Fettanschmutzungen handelt. Das erfindungsgemäße Verfahren bedient sich hier des umfangreichen Wissens zum Waschen bzw. Reinigen mit wässrig-tensidischen Flotten sowohl aus dem Gebiet der technischen Reinigung wie aus dem Gebiet der Textilwäsche. Die erfindungsgemäß eingesetzten Fängersysteme sind insbesondere so ausgestaltet, daß sie die Schmutzfänger wenigstens an der Oberfläche der ungelösten Fangsysteme immobilisiert enthalten. Dabei ist es insbesondere auch möglich, die erfindungsgemäß mitverwendeten Fängersysteme im Wasch- bzw. Reinigungsbad unmittelbar auch und gerade unter Ultraschalleinwirkung mit zu verwenden, ohne das hierdurch eine Rückübertragung des vom Fänger aufgenommenen Schmutzes auf die zu reinigenden Werkstoffe eintritt. Die erfindungsgemäße Lehre dehnt damit die Anwendung eines Arbeitsprinzips auf das Gebiet der Reinigung, insbesondere der technischen Reinigung, fester formgestalteter Werkstoffe unter Einwirkung von Ultraschall aus, das in einer Reihe älterer Anmeldungen der Anmelderin bevorzugt für das Waschen von Textilmaterialien unter an sich konventionellen Waschbedingungen geschildert wird. Verwiesen wird hierzu auf die älteren Anmeldungen DE 35 45 990.5 (D 7478/7495), DE 36 05 716.9 (D 7538) und DE 36 06 729.6 (D 7554). Die Anwendung dieses neuen Arbeitsprinzips auf das Gebiet der Textilwäsche unter Einsatz von Ultraschall insbesondere zur erleichterten Abtrennung von Pigment- und/oder Fettanschmutzungen wird in der älteren Patentanmeldung DE 36 10 386.1 (D 7583) beschrieben. Die Offenbarung aller dieser genannten älteren Patentanmeldungen wird hiermit ausdrücklich auch zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht.
- Für den erfindungsgemäß vorgesehenen Verfahrensschritt der Reinigung insbesondere der technischen Reinigung unter Einwirkung von Ultraschall auf formgestaltete Gegenstände sieht die Erfindung als ein wesentliches Element die Mitverwendung von sogenannten Fängern für die Aufnahme wenigstens eines Teils des abgelösten Pigment- und/oder Fettschmutzes vor. Diese Fänger sind als solche in der Waschflotte unlöslich und liegen in solcher Form vor, daß sie manuell und/oder mechanisch vom gereinigten Gut und gewünschtenfalls von der eingesetzten Waschflotte abgetrennt werden können.
- Eine erste und erfindungsgemäß besonders wichtige Klasse solcher Fängersubstanzen sind unlösliche und/oder auf entsprechend unlöslichen Feststoffträgern immobilisiert vorliegende polyfunktionelle quartäre Ammoniumverbindungen (PQAV), die insbesondere in Form ihrer unlöslichen bzw. immobilisierten PQAV/Tensid-Komplexe eingesetzt werden und im einzelnen in den älteren Anmeldungen und hier wieder insbesondere in den Anmeldungen DE 36 06 729.6 (D 7554) und DE 36 10 386.1 (D 7583) geschildert sind.
- Gegenstand der älteren Anmeldung DE 35 45 990.5 (D 7478/7495) ist die Verwendung von polyfunktionellen quartären Ammoniumverbindungen (PQAV), die in wäßrig-tensidischen Wasch- bzw. Reinigungslösungen auch unter den Temperaturbelastungen des Waschvorgangs unlöslich sind und/oder auf in diesen wäßrigen Lösungen entsprechend unlöslichen Feststoffen nicht abwaschbar immobilisiert vorliegen, als Partikel-Schmutz sammelnder Reinigungsverstärker in wäßrig-tensidischen Wasch- bzw. Reinigungslösungen, der nach der Wäsche bzw. Reinigung von dem zu säubernden Gut manuell und/oder mechanisch abgetrennt werden kann. Wenigstens ein beträchtlicher Anteil des bei der Textilwäsche solubilisierten Schmutzes insbesondere Pigmentschmutzes wird von den in Feststoffphase vorliegenden PQAV aufgenommen und damit letztlich von dem ursprünglich verschmutzten und zu reinigenden Textilmaterial auf den Schmutzsammler übertragen.
- Die Lehre der älteren Anmeldung DE 36 05 716.9 (D 7538) wandelt den Einsatz solcher PQAV, die in wäßrigen Wasch- und Reinigungslösungen unlöslich sind und/oder auf in diesen wäßrigen Lösungen entsprechend unlöslichen Feststoffen immobilisiert vorliegen dahingehend ab, daß die neuen PQAV enthaltenden Hilfsmittel zur wenigstens anteilsweisen Regenerierung von schmutzbeladenen Reinigungsflotten insbesondere für deren nachfolgende Wiederverwendung eingesetzt werden. Es können nach der Lehre dieses Schutzrechtes insbesondere wäßrig-alkalische, gewünschtenfalls Tenside enthaltende Reini gungsflotten, insbesondere Waschlösungen aus der Textilwäsche der Regenerierung dergestalt unterworfen werden, daß entweder schon während der Textilwäsche und/oder im Anschluß daran die verschmutzte Reinigungsflotte mit der unlöslichen bzw. immobilisierten PQAV behandelt und dadurch wenigstens anteilsweise von solubilisiertem Schmutz, insbesondere Pigmentschmutz befreit wird. Die derart behandelte Waschlösung kann der Wiederverwendung - etwa im Rahmen der Textilwäsche zugeführt werden.
- Die Verwendung entsprechender PQAV bzw. PQAV/Tensid-Komplexverbindungen als aus der Umsetzung von PQAV mit tensidischen Komponenten, insbesondere anionischen, amphoteren und/oder nichtionischen oberflächenaktiven Mitteln, als Schmutz absorbierende Abmagerungsmittel für die Absenkung des Bedarfs konventioneller Chemikalien in Wasch- und/oder Reinigungsmitteln ist Gegenstand der genannten Patentanmeldung DE 36 06 729.6 (D 7554).
- Auch für die Lehre der vorliegenden Erfindung gelten die nachfolgenden allgemeinen, insbesondere beispielhaft zu verstehenden Angaben der zitierten älteren Anmeldungen zu den einzusetzenden PQAV bzw. den sich daraus ableitenden PQAV/Tensid-Komplexen:
Polyfunktionelle quartäre Ammoniumverbindungen (PQAV) sind im druckschriftlichen Stand der Technik und auch im Handel in vielgestaltigster Form beschrieben und bekannt. Ein wichtiges Einsatzgebiet für solche Verbindungen ist das Gebiet kosmetischer Präparate insbesondere zur Behandlung bzw. Konditionierung von Haar. Es ist ein bekanntes Charakteristikum der PQAV, daß sie zum Aufziehen auf Feststoffoberflächen befähigt sind, wobei diese Fähigkeit insbesondere auch in Gegenwart üblicher tensidischer Komponenten gegeben sein kann. Je nach Konstitution ist dabei das Aufziehvermögen und die Haftfestigkeit der PQAV auf der Feststoffunterlage unterschiedlich stark ausgeprägt. Im einzelnen spielt hier die jeweilige Konstitution der PQAV eine entscheidende Rolle. Für das Verhalten der PQAV unter der Einwirkung wässrig-tensidischer Bäder kann allerdings auch die Interaktion mit insbesondere aniontensidischen Komponenten ausschlaggebende Bedeutung haben. Bei stöchiometrischen oder annähernd stöchiometrischen Mengen der aniontensidischen Komponenten bildet sich in aller Regel an der quartären Ammoniumgruppe das entsprechende Aniontensidsalz aus. Solche PQAV-Aniontensidsalze zeigen im allgemeinen eine stark verringerte Wasserlöslichkeit. Es bilden sich entsprechende Niederschläge, vergleiche hierzu beispielsweise die deutsche Offenlegungsschrift 22 42 914. Solche Aniontensidsalze von PQAV sind als antistatische Mittel zum Aufbringen auf Fasern vorgeschlagen worden. Bekannt ist allerdings in diesem Zusammenhang weiterhin, daß durch Überschüsse, insbesondere beträchtliche Überschüsse des Aniontensids eine Wiederauflösung der primär ausgefällten PQAV/Aniontensidsalze bedingt sein kann, vergleiche hierzu die Veröffentlichung in "Seifen - Öle - Fette -Wachse" 1985, 529 bis 532 und 612 bis 614. Insbesondere im Reaktionsschaubild auf Seite 530 aaO wird die Bildung solubilisierter Micellsysteme des Aniontensid/PQAV-Komplexes bei einem Überschuß der Aniontenside dargestellt. - Im allgemeinen handelt es sich bei diesen vorbekannten PQAV um Oligomere und/oder Polymere, die an ihrer oligomeren - bzw. polymeren Matrix eine Mehrzahl, bzw. eine Vielzahl von quartären Ammoniumgruppierungen aufweisen. Für den Einsatz auf dem Gebiet der Kosmetik wird im allgemeinen eine hinreichende Wasserlöslichkeit der PQAV gefordert. Die erfindungsgemäße Anwendung der PQAV fordert demgegenüber die Unlöslichkeit der als Schmutzsammler eingesetzten Hilfsmittel auf PQAV-Basis in den wässrig-tensidischen Wasch- bzw. Reinigungslösungen. Die Unlöslichkeit der als Schmutzsammler eingesetzten PQAV-Komponenten im Sinne der Erfindung ist tatsächlich insbesondere für das Gebiet der Textilwäsche unabdingbare Voraussetzung. Wird diese kritische erfindungsgemäße Vorbedingung nicht eingehalten, dann kehrt sich das Waschergebnis in sein Gegenteil um. In das Waschbad abgleitende lösliche PQAV-Anteile ziehen auf das zu waschende Textilgut auf und binden dort in unerwünschter Weise zusätzliche Pigmentschmutzbeträge.
- Gleichwohl können in einer wichtigen Ausführungsform der Erfindung alle vorbekannten ursprünglich wasserlöslichen PQAV-Komponenten dem erfindungsgemäßen Anwendungszweck zugeführt werden. Es ist dazu nämlich lediglich notwendig, die an sich wasserlöslichen und/oder wasserquellbaren PQAV-Komponenten des Standes der Technik in die geforderte unlösliche Form zu überführen oder auf entsprechend wasserunlöslichen Trägern so zu fixieren und damit zu immobilisieren, daß sie während des Reinigungsvorganges von diesem Träger nicht abgewaschen werden.
- Aus der umfangreichen einschlägigen Literatur seien die folgenden Druckschriften beispielhaft benannt, deren Offenbarung hiermit ausdrücklich auch zum Gegenstand der Offenbarung der vorliegenden Erfindungsbeschreibung zur Struktur der PQAV gemacht wird: US-PSen 3 589 978, 3 632 559, 3 910 862, 4 157 388, 4 240 450 und 4 292 212, GB-PS 1 136 842, DE-AS 27 27 255, sowie die darin benannte US-PS 3 472 840.
- Geeignete ursprünglich wasserlösliche oder auch wasserunlösliche PQAV im Sinne der Erfindung haben bevorzugt ein durchschnittliches Molgewicht von wenigstens etwa 200, vorzugsweise von wenigstens etwa 300 und insbesondere von wenigstens etwa 1000. Die obere Grenze der PQAV ist im Grunde bedeutungslos und liegt beispielsweise bei 50 Millionen, z.B. 10 Millionen. Verständlich ist das aus der erfindungsgemäß geforderten Bedingung der Unlöslichkeit der PQAV. Ist diese sichergestellt, sind dem Molekulargewicht nach oben keine Grenzen gesetzt.
- Nach geeigneter, im folgenden geschilderter Aufbereitung für die Zwecke der Erfindung sind als zunächst wasserlösliche, dann aber auf einem unlöslichen Träger immobilisierte PQAV alle Polymeren geeignet, die entweder in der Polymerkette oder an die Polymerkette gebunden quartäre Ammoniumgruppen tragen. Solche quartären Ammoniumgruppen können sich auch von zyklisch gebundenem Stickstoff ableiten. Beispiele für solche quartäre Ammoniumgruppen sind entsprechende Glieder von 5- oder 6-gliedrigen Ringsystemen, z.B. von Morpholin-, Piperidin-, Piperazin-oder Indazol-Ringen. Zahlreiche Beispiele für solche wasserlöslichen PQAV sind z.B. in der US-PS 4 240 450 näher beschrieben.
- Bevorzugt geeignet können Homo- oder Mischpolymerisate mit zyklischen Einheiten sein, wie sie im einzelnen aus der US-PS 3 912 808 bekannt sind. Handelsprodukte dieser Struktur sind z.B. Merquat(R) 100 und Marquart(R)550 (Quaternium 41).
- Weitere bevorzugt geeignete PQAV sind bespielsweise Celluloseether, deren Anhydroglucose-Einheiten über Äthersauerstoff gebundene Substituenten mit quartären Ammoniumgruppen tragen. Solche Polymeren sind z.B. aus der US-PS 3 472 840 bekannt. Ein Handelsprodukt mit dieser Struktur ist z.B. das Polymer-JR(R)400.
- Weitere besonders geeignetete kationische Polymeren sind z.B. die aus der US-PS 3 910 862 bekannten und z.B. unter der Handelsbezeichnung Gafquat(R)734 und 755 erhältlichen quartären Polyvinylpyrolidon-Copolymerisate und die aus der US-PS 4 157 388 bekannten und z.B. unter der Handelsbezeichnung Mirapol (R)A15 erhältlichen quartären polymeren Harnstoffderivate. Geeignete Copolymerisate mit polykationischem Charakter sind auch die in der offengelegten Europäischen Patentanmeldung 0 153 146 beschriebenen Polyacrylamid-Copolymeren, die insbesondere neben wenigstens 50 Mol% Acrylamid-Einheiten bis zu 50 Mol% eines quaternisierten Aminoalkylesters von Acrylsäure oder Methacrylsäure enthalten. Diese Copolymeren sind wasserlöslich. Sie werden dort auf Tücher auf Basis von Cellulosefasern aufgebracht und ziehen dort aufgrund ihres natürlichen Ziehvermögens auf. Tücher dieser Art können ausgewaschen werden und sollen dann zusammen mit aniontensidfreien Tensidsystemen zur Reinigung von harten Oberflächen, insbesondere zur Glasreinigung eingesetzt werden. Unter diesen Bedingungen zeichnen sie sich durch eine erhöhte Schmutzaufnahmefähigkeit aus. Für den erfindungsgemäß beabsichtigen Einsatz in üblichen tensidischen Wasch- und Reinigungsflotten, die noch dazu bei Temperaturbelastungen bis zu etwa 95 °C ausgesetzt sein können, sind allerdings die in der Druckschrift geschilderten Reinigungstücher ungeeignet. Nicht unbeträchtliche Anteile der zahlreichen in der Druckschrift geschilderten PQAV-Copolymeren gleiten in das Waschbad ab, ziehen auf das zu reinigende Gut auf und führen hier zu erhöhter Pigmentverschmutzung. Erst die nachfolgend noch geschilderte Umwandlung solcher PQAV in die erfindungsgemäß geforderte physikalische Zustandsform macht sie zu Hilfsmitteln im erfindungsgemäßen Sinne.
- Als Ausgangsmaterial bevorzugt geeignete PQAV sind solche Verbindungen, die in fester Form Schwierigkeiten bei der Auflösung in Wasser bereiten. Solche kationischen Polymeren sind vor allem die beispielsweise aus der GB-PS 1 136 842 bekannten kationischen Polygalactomannan-Derivate.
- Galactomannane sind Polysaccharide, die in den Endospermzellen vieler Leguminosensamen vorkommen, die aber im industriellen Maßstab nur aus Johannesbrotkernmehl (locust bean gum), Guar-Gummi (guar gum) und Tara-Gummi (tara gum) gewonnen werden. Sie sind aufgebaut aus einer linearen Mannan-Hauptkette, bestehend aus beta-(1.4)-glycosidisch verknüpften Mannopyranose bausteinen, an die als Verzweigung einzelne Galactopyranose-Reste in alpha-(1.6)-glycosidischer Bindung fixiert sind. Die einzelnen Polygalactomannane unterscheiden sich hauptsächlich durch das Mannose-Glactose-Verhältnis. Die kationischen Derivate der Polygalactomannane werden hergestellt durch Umsetzung von Hydroxylgruppen des Polysaccharids mit reaktiven quartären Ammoniumverbindungen. Als reaktive quartäre Ammoniumverbindungen eignen sich z. B. solche der allgemeinen Formel
- Als Schmutzfänger für die erfindungsgemäß beschriebene Reinigungsstufe unter Einsatz von Ultraschall sind insbesondere entsprechende PQAV/Tensid-Komplexe geeignet, die sich aus der Umsetzung solcher PQAV-Komponenten mit einem oder mehreren Tensiden und zwar insbesondere Aniontensiden, amphoteren Tensiden und/oder nichtionischen Tensiden ableiten. Bei dieser Umsetzung wird möglicherweise das ursprünglich vorliegende Gegenanion der PQAV wenigstens anteilsweise durch oberflächenaktive Mittel ersetzt. Dabei kann es bevorzugt sein , entsprechende Umsetzungsprodukte zwischen ursprünglicher PQAV und den oberflächenaktiven Mitteln einzusetzen, bei denen wenigstens 50 Äquivalent-% und insbesondere wenigstens etwa 80 Äquivalent-% der quartären Ammoniumgruppierungen bezüglich ihres Gegenanions durch Austausch mit den oberflächenaktiven Mitteln aktiviert sind. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Aktivierung der quartären Ammoniumgruppierungen durch den Einsatz von wenigstens äquivalenten Mengen an PQAV einerseits und oberflächenaktivem Mittel andererseits in der vorbereitenden Herstellungsstufe des Schmutz absorbierenden Fängers vorgenommen. Überschüsse der oberflächenaktiven Mittel schaden im allgemeinen nicht und können sogar bevorzugt sein. So sind besonders aktive Fänger durch Einsatz einer mehrfachen Überschusses der Tensidkomponente über die stöchiometrisch benötigte Menge hinaus erhalten worden. Dieser Überschuß kann beispielsweise bis zum 10-fachen des stöchiometrisch errechneten Betrages oder auch mehr ausmachen und beispielsweise bis zum 1000-fachen dieses Betrages ausmachen. In einer besonders interessanten Ausführungsform sind Tenside in Mengen des 10- bis 500-fachen - bezogen auf die stöchiometrisch benötigte Menge -verwendet worden.
- Als oberflächenaktive Mittel werden insbesondere Tensidkomponenten verwendet, die zu einem solchen Austausch befähigt sind. In quartären Ammoniumgruppierungen liegt bekanntlich - je nach Typ der Quarternisierungsreaktion - als Gegenanion üblicherweise z.B. Halogenid oder eine Niedrigalkylsulfatgruppierung vor. Erfindungsgemäß wird dieses Gegenion beispielsweise durch anionische Gruppierungen enthaltende Tenside oder entsprechend reagierende Tenside ersetzt. So kann das Gegenanion durch an sich bekannte anionische, amphotere und/oder nichtionische oberflächenaktive Mittel insbesondere durch entsprechende niedermolekulare Verbindungen mit Tensidcharakter ersetzt sein. An sich ist es bekannt, daß PQAV-Komponenten einer solchen Umsetzung mit insbesondere Aniontensiden zugänglich sind und dabei Fällungsprodukte mit verminderter Löslichkeit ausbilden. Von dieser bekannten Reaktion macht die Erfindung Gebrauch, denn es hat sich gezeigt, daß besonders aktive Schmutzabsorber dann vorliegen, wenn diese Umsetzung mit den Tensidkomponenten bereits vor dem Einsatz der Schmutz sammelnden Absorber in der Wasch- bzw. Reinigungslösung stattgefunden hat.
- Sofern die Löslichkeit solcher PQAV/Tensid-Komplexe noch nicht hinreichend abgesenkt ist, so daß mit einer Rückübertragung dieser Komplexe auf das zu reinigende Gut gerechnet werden muß, kann durch Vernetzung der PQAV enthaltenden Imprägniermasse - beispielsweise mittels polyfunktioneller Vernetzungskomponenten - in an sich bekannter Weise der erwünschte unlösliche Zustand dieser Imprägniermasse erreicht werden.
- Die unlöslichen Fänger auf PQAV-Basis können - wie in den älteren Anmeldungen im einzelnen beschrieben - in Form flächiger Träger mit großer Oberfläche z.B. in Blatt- bzw. Folienform oder auch in Form eines mitverwendeten Tuches eingesetzt werden. Insbesondere wird es erfindungsgemäß aber bevorzugt, diese wesentlichen Hilfsstoffe in Form feinverteilter Stoffe einzusetzen, die ihre disperse Feinverteilung in den Wasch- bzw. Reinigungsflotten ermöglichen und damit sicherstellen, daß bei möglichst homogener Verteilung der Schmutz adsorbierenden Fängerkomponenten jeder verschmutzte Bereich des zu reinigenden Gutes von Fängersubstanz umspült ist. Der Transportweg eines abgelösten Schmutzteilchens von seinem ursprünglichen Platz an den gewünschten Deponieplatz auf der Fängeroberfläche wird auf diese Weise so kurz wie möglich gehalten. Durch Bewegung und durch Mischung der Reinigungsflüssigkeit können auf diese Weise auch ständig neue adsorptionsbereite PQAV-Flächen der Oberfläche des von Pigmentschmutz zu entladenden Formteils zur Verfügung gestellt werden. Für die entsprechende Durchmischung kann die durch Ultraschall ausgelöste Bewegung des Gesamtbades bei hinreichender Schwebefähigkeit des feinstteiligen Fängermaterials ausreichend sein, es kann aber auch eine zusätzliche Bewegung der Badflüssigkeit vorgesehen sein.
- Die hier geschilderten Sachverhalte betreffen die Ausführungsform, in der die zu reinigenden Oberflächen bei Ultraschalleinwirkung in ständigem, unmittelbarem Kontakt mit dem Schmutzfänger gehalten werden. In einer weiteren, im folgenden noch geschilderten Ausführungsform ist es allerdings auch möglich, den Reinigungsvorgang unter Einwirkung von Ultraschall in Abwesenheit von inbesondere feinteiligem ungelöstem Schmutzfänger durchzuführen, stattdessen die unter Ultraschalleinwirkung abgelösten Schmutzanteile zunächst in der Flotte aufzunehmen und absatzweise oder kontinuierlich diese Flotte über getrennt gelagerte bzw. gehaltene Schmutzfänger zu leiten, um auf diese Weise die Flotte von Schmutz zu befreien, um dann bevorzugt anschließend die derart aufgefrischte Reinigungsflotte dem Reinigungsvorgang wieder zuzuführen.
- Die erfindungsgemäß als heterogene Feststoffphase vorliegenden Fänger auf PQAV-Basis absorbieren aus der Schmutz beladenen Flotte insbesondere elektrostatisch geladene Anteile, beispielsweise entsprechend negativ geladenen Partikelschmutz. Daneben kann das PQAV-Feststoffmaterial aufgrund anderer Oberflächenkräfte aber auch reinigend bzw. Flotten entlastend bezüglich anderer Schmutzanteile wirken. Insbesondere sind die Fänger auf PQAV-Basis auch in der Lage, beträchtliche Mengen an Fettschmutz der Flotte zu entziehen. Zur Verstärkung der Reinigungswirkung kann es allerdings gerade in diesem Zusammenhang zweckmäßig sein, auch andere Stoffklassen als Schmutz absorbierende Fänger im Sinne der Erfindung einzusetzen oder zusammen mit den Fängern auf PQAV-Basis mitzuverwenden.
- So werden in einer wichtigen Ausführungsform der Erfindung ebenfalls in heterogener Feststoffphase vorliegende Hilfsstoffe eingesetzt, die sich durch hohe Absorptionsfähigkeit für oleophile Verschmutzungen auszeichnen. Es ist bekannt, daß ausgewählte Kunststoffe, beispielsweise Polyethylen oder Polypropylen bzw. Polyurethane oder auch oberflächlich stark hydrophob ausgerüstete unlösliche Feststoffe beliebigen Ursprungs, die Fähigkeit haben, den unter Tensideinwirkung hydrophilisierten oleophilen Schmutzanteil aus einer tensidischen Waschflotte an sich zu ziehen und an ihrer Oberfläche festzuhalten. Gerade auf dem Gebiet der technischen Oberflächenreinigung von festen Formteilen kann die Bindung beträchtlicher Mengen an Fettschmutz eine wichtige Aufgabe sein. Bisher werden hierzu organische Lösungsmittel von der Art CKW und/oder FKW eingesetzt, die als Löser für den Fettschmutz wirken und in bisher bekannten Verfahren rasch einer üblicherweise destillativen Aufarbeitung zugeführt werden müssen, um die Reinigungswirkung des beschallten Bades aufrechtzuerhalten. Es ist auf der anderen Seite grundsätzliches Wissen des Fachmanns, daß Fettanschmutzungen auch mittels tensidhaltiger wäßriger Waschflotten abgelöst und in der Flotte aufgenommen werden können. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, in der mit wäßrigen Wasch- bzw. Reinigungsflüssigkeiten gearbeitet wird, wird von diesem Arbeitsprinzip Gebrauch gemacht. Es werden dann ungelöste Fänger der geschilderten Art eingesetzt, die der mit Fettschmutz beladenen wäßrig-tensidischen Flotte den Fettschmutz entziehen.
- In einer wichtigen Ausführungsform der Erfindung kann das gesamte Fängersystem auf Basis solcher überwiegend oleophile Verunreinigungen bindenden Systeme bestehen. Das wird dann möglich, wenn die von den festen Formteilen zu entfernenden Verschmutzungen ausschließlich oder weitaus überwiegend Fettanschmutzungen sind. Da gerade wieder im großtechnischen Bereich diese Voraussetzung verhältnismäßig selten gegeben ist, und in der Regel zusätzlich mit Pigmentanschmutzungen gerechnet werden muß, wird in der wichtigeren Ausführungsform der Erfindung zusammen mit solchen oleophilen Fängern wenigstens anteilsweise Fängersubstrat auf Basis von PQAV bzw. PQAV/Tensid-Komplexen mitverwendet.
- Die Sammler für oleophilen Schmutz können beispielsweise in Form von Flocken, Fasern oder Fasergebilden wie Tüchern, Wirrfaserfliesen, Poromerfellen und dgl. eingesetzt werden. Auch hier gilt, daß sie unmittelbar im Reinigungsbad im Kontakt mit der zu reinigenden Feststoffoberfläche Verwendung finden können und/oder daß ihre vom Reinigungsvorgang getrennte Lagerung bei absatzweisem oder kontinuierlichem Durchleiten der Reinigungsflotte zur Aufnahme des oleophilen Schmutzes möglich ist. Auf jeden Fall gilt auch bezüglich dieser Schmutzfänger die erfindungsgemäße Lehre, daß eine manuelle und/oder mechanische Trennung zwischen zu reinigendem Gut und Schmutzsammler und insbesondere auch zwischen Flüssigphase und Schmutzsammler sichergestellt ist.
- Die Verwendung der oleophilen Schmutz sammelnden Hilfsstoffe kann gleichzeitig mit der Behandlung der Reinigungsflotte durch Fänger auf PQAV-Basis und/oder getrennt hiervon erfolgen. Die Arbeitsbedingungen im einzelnen werden durch die Natur der Verschmutzung in der Reinigungsflotte und die damit zu erwartende Belastung der Schmutz sammelnden Hilfsstoffe in Feststoffphase bestimmt.
- Die erfindungsgemäß als Schmutz absorbierende Abmagerungsmittel eingesetzten unlöslichen Fänger auf PQAV-Basis werden bevorzugt als feinteiliger Feststoff eingesetzt, der in der Waschflotte während des Waschvorgangs dispergiert ist, nach Abschluß des Waschvorganges vom gewaschenen Gut abgezogen und gewünschtenfalls letztlich auch von der gereinigten Waschlauge abgetrennt werden kann, wie es im einzelnen in der genannten älteren Anmeldung DE 36 05 716.9 (D 7538) geschildert ist. Als unlösliche Trägermaterialien für die Fixierung von PQAV bzw. PQAV/Tensidkomplexen und damit für die Immobilisierung dieser Schmutz sammelnden Aktivkomponenten eignen sich beliebige unlösliche Materialien anorganischer und/oder organischer Art, vorausgesetzt, daß sie sich in den Waschlösungen im übrigen inert verhalten. Geeignete organische Materialien können beispielsweise pflanzlichen Ursprungs sein. Bevorzugt sind allerdings anorganische Träger, wie sie im einzelnen in den genannten älteren Anmeldungen beschrieben sind. Es handelt sich dabei um mineralische Substanzen natürlichen und/oder synthetischen Ursprungs, die in Form feinteiliger Feststoffe vorliegen. Bevorzugt werden erfindungsgemäß PQAV-beschichtete Trägersubstanzen einer spezifischen Oberfläche von wenigstens etwa 0,5 m²/g eingesetzt, wobei insbesondere diese spezifische Oberfläche vorzugsweise wenigstens 1 m²/g beträgt. Unter spezifischer Oberfläche wird dabei der Flächenbereich verstanden, der mit PQAV belegt werden kann. Bestimmte hier besonders geeignete Mineralstoffe besitzen darüber hinausgehende Oberflächenbereiche im Inneren der Feststoffphase - sei es durch deren Porenstruktur oder durch deren Fähigkeit zur Quellung - die jedoch einer Belegung mit PQAV nicht oder nur begrenzt zugänglich sind. Die belegbare Außenfläche kann allerdings beträchtliche Werte erreichen, die 10 m²/g und auch 50 m²/g erreichen oder überschreiten kann und bis in den Bereich von 100 m²/g oder auch noch darüber bis zu beispielsweise 300 m²/g führt. Als Beispiele für derart extreme, für die Belegung mit PQAV zugängliche Oberflächen seien kolloidale Kieselsäuren genannt.
- Die maximalen Teilchengrößen der PQAV-beladenen Feinstteilchen liegen bevorzugt bei Werten nicht oberhalb etwa 100 µ, vorzugsweise nicht oberhalb etwa 40 µ - diese Zahlenwerte sind dabei auf die absoluten Teilchendurchmesser bezogen und bedeuten, daß alle oder wenigstens doch die überwiegende Mehrheit der vorliegenden Feinteilchen diesen Rahmenbedingungen entsprechen. Für die wirkungsvolle Reinigung besonders zweckmäßig können Teilchen sein, die eine mittlere Teilchengröße (Volumenmittel) von höchstens etwa 10 µ aufweisen, wobei auch die absolute Teilchengröße wenigstens des überwiegenden Anteils aller Feststoffteilchen unterhalb dieses Wertes liegt.
- Geeignete anorganische Träger sind insbesondere unlösliche und feinteilige Salze, Oxide, Silikate und dergleichen. Besonders geeignet sind beispielsweise Alumosilikate von der Art der Zeolithe oder zeolithartigen Verbindungen, insbesondere der heute in Waschmitteln im breiten Umfang eingesetzte Natriumzeolith A. An seiner Stelle kann Zeolith A aber auch in ausgetauschter Form z.B. als Calciumsalz Verwendung finden.
- Eine besonders geeignete mineralische Trägerklasse sind quellfähige feinstteilige Stoffe von der Art der Tone und/oder der quellfähigen Schichtsilikate, insbesondere aus der Klasse der Smectite. Quellfähige anorganische Mineralien dieser Art zeichnen sich durch eine besonders große Oberfläche im gequollenen Zustand aus. Davon kann im Rahmen der Erfindung Gebrauch gemacht werden. Besonders geeignet sind hier die bekannten Smectit-Tone Montmorillonit, Hectorit und/oder Saponit. Geeignet sind aber auch vergleichbare synthetische Materialien und dabei insbesondere auch entsprechende synthetische Materialien mit nur beschränkter Quellfähigkeit wie sie beispielsweise in der älteren Anmeldung DE 35 26 405.5 (D 7031) beschrieben sind.
- Wird mit Fängern gearbeitet, die die unlösliche Aktivkomponente -beispielsweise also den PQAV/Tensid-Komplex und/oder die stark oleophile Beschichtung - als Oberflächen-Ausrüstung an sich inerter unlöslicher Feststoffe enthalten, so kann es erfindungsgemäß bevorzugt sein, diese aktiven oberflächlichen Ausrüstungen in möglichst dünner Schicht auf den unlöslichen Feststoffträgern vorzusehen. Hierdurch wird eine optimale Nutzung der schmutzsammelnden Aktivmassen sichergestellt. In diesem Zusammenhang kann es beispielsweise bevorzugt sein, mit Schichtdicken von PQAV bzw. PQAV/Tensid-Komplexen auf unlöslichen Trägern zu arbeiten, die den Bereich von etwa 100 µ nicht oder nicht wesentlich überschreiten. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden allerdings weitaus geringere Schichtdicken solcher immobilisiert vorliegenden PQAV-Sammler vorgesehen. Arbeitet man mit feinverteilten beschichteten Trägern, beispielsweise auf mineralischer Basis, hoher spezifischer Oberfläche, so kann hier die Dicke der PQAV enthaltenden Beschichtung bis in den Bereich monomolekularer Schichten reichen. Bevorzugt können dementsprechend Schichtdicken der Aktivsubstanz auf den Trägermaterialien im Bereich bis zu etwa 1 µ und darunter Verwendung finden.
- Im erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, wirkungsvoll mit Bädern zu arbeiten, in denen die Kapazität der ungelösten Schmutzfänger zur Schmutzimmobilisierung auf dem Fänger schon weitgehend erschöpft aber noch nicht vollständig ausgelastet ist. Wichtig ist diese Ausführungsform insbesondere für ein kontinuierliches Reinigungsverfahren, bei dem mit stationären Beschallungsbädern gearbeitet wird, deren ungelöste Fängerphase absatzweise oder kontinuierlich regeneriert wird, während das zu reinigende Gut ebenfalls absatzweise oder kontinuierlich durch die beschallte Reinigungsstufe geführt wird. Hier kann beispielsweise die Reinigung dergestalt erfolgen, daß die Badflüssigkeit zusammen mit schmutzbeladenem Fänger über eine Trennstufe umgepumpt wird, in der wenigstens Anteile des schmutzbeladenen Fängers abgetrennt werden, während freie Fängerkapazität dem Bad wieder zugeführt wird. In der anderen zuvor geschilderten Ausführungsform ist hier die Arbeitsweise dergestalt möglich, daß die zu reinigenden Oberflächen nur mit der Waschlösung unter Schalleinwirkung behandelt werden und dabei der Schmutz zunächst in die Waschlösung überführt wird, woraufhin diese Waschlösung absatzweise und/oder kontinuierlich durch ein getrennt gelagertes Bett der Schmutzfänger geführt und hier wenigstens teilregeneriert wird. Allgemein gilt, insbesondere für kontinuierliche Verfahren der hier angesprochenen Art, daß mit Fängern gearbeitet werden kann, deren Kapazität zur Schmutzimmobilisierung auf dem Fänger zu etwa 20 bis etwa 98 %, vorzugsweise zu nicht mehr als etwa 95 % und insbesondere im Bereich von etwa 50 bis 90 % ausgelastet ist.
- Die im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzenden Mengen an ungelöstem Fänger werden auf die zu erwartende Schmutzbeladung abgestimmt. Ist die nur einmalige Verwendung dieser Schmutzabsorber beabsichtigt, so reichen häufig bereits geringste Mengen der Fänger, sofern lediglich geringfügige Verschmutzungen zu beseitigen sind. Im großtechnischen, insbesondere kontinuierlichen Reinigungsverfahren fallen jedoch vergleichsweise große Mengen an Pigment- und/oder Fettschmutz an, die zu beseitigen sind. Diesem Sachverhalt kann durch die insgesamt eingesetzte Menge an Fänger und/oder durch bevorzugt partielle Ausschleusung an verschmutzten Fängeranteilen und entsprechende Einschleusung frischer Fängeranteile begegnet werden. Ingesamt gilt, daß die Fänger der hier betroffenen Art in der Lage sind, das Gleiche bis zu einem Vielfachen ihres Gewichts an Schmutz, insbesondere Pigment- und/oder Fettschmutz zu binden - insbesondere bedingt durch die Spreitung der Fänger auf PQAV-Basis auf dem Trägersubstrat in dünnster Schicht.
- Werden im Rahmen der Erfindung schmutzabsorbierende Fänger eingesetzt, die auf einem organischen und/oder anorganischen unlöslichen Träger eine Imprägnierung mit PQAV beziehungsweise PQAV/Tensid-Komplex oder eine entsprechende hydrophobe Ausrüstung zur Absorption von oleophilem Schmutz enthalten, dann kann es bevorzugt sein, die Menge dieser Imprägnierung -bezogen auf das Gesamtgewicht des imprägnierten Feststoffes - im Bereich von etwa 0,01 bis 20 Gewichtsprozent und insbesondere im Bereich von etwa 0,1 bis 10 Gewichtsprozent, bevorzugt im Bereich von etwa 0,1 bis 1 Gewichtsprozent zu halten.
- Die Verwendung der zuvor erwähnten quellfähigen Schichtsilikate der Smectitgruppe und insbesondere die Verwendung von quellfähigem feinstteiligem Montmorillonit, Hectorit oder Saponit kann wie folgt modifiziert werden: Zur Schaffung einer möglichst großen, für die Aufnahme von PQAV/Tensid-Komplex bereiten Oberfläche empfiehlt sich die Vorquellung dieser quellfähigen Materialien. Diese Vorquellung ist in rein wäßriger Phase möglich. In einer besonderen Ausführungsform können jedoch die Innenbereiche der quellfähigen Materialien so ausgebildet werden, daß sie eine Zusatzfunktion im Rahmen der erfindungsgemäßen Schmutzsammler übernehmen. Es fällt in dieser Ausführungsform in die Lehre der Erfindung, die quellfähige Innenstruktur dieser Mineralstoffe mit einer oleophilen Beschichtung zu versehen und derart ausgerüstete Schichtsilikate zusätzlich auf der Außenfläche mit einer sehr dünnen Schicht an PQAV/Tensid-Komplex auszurüsten. Die oleophil ausgerüsteten Innenbereiche dieser Feststoffphase sind dann in der Lage, im Reinigungsvorgang abgelöste oleophile Schmutzanteile aufzusaugen und damit die Reinigungswirkung der Chemikalien weiter zu verstärken. Zur oleophilen Ausrüstung der Innenbereiche derart geqollener Schmutzsammler eignen sich beispielsweise monoquartäre Ammoniumverbindungen, die am quartären Stickstoffatom Kohlenwasserstoffreste begrenzter C-Zahl beispielsweise mit bis zu 18, vorzugsweise mit bis zu 12 C-Atomen aufweisen. Neben oder anstelle der vorgängigen oder nachträglichen Überschichtung solcher Schichtsilikate durch die PQAV/Tensid-Komplexe können entsprechend ausgerüstete Schichtsilikate auch als Mischungskomponente zusammen mit den als Pigmentschmutzsammlern dienenden Feststoffen eingesetzt werden.
- Die Temperatur der Waschflotte bei der Ultraschallbehandlung kann bis etwa 95 °C betragen, liegt aber bevorzugt beträchtlich darunter und überschreitet üblicherweise Temperaturen von etwa 80 °C nicht. Eine wirkungsvolle Reinigung ist bei Raumtemperatur möglich. Die Absenkung der Verfahrenstemperatur in Richtung auf Raumtemperatur hin ist aus dem Gesichtspunkt der Förderung einer erwünschten Kavitationsbildung sogar bevorzugt. Auf der anderen Seite ist zu berücksichtigen, daß im erfindungsgemäßen Verfahren doch ein gewisses Zusammenspiel konventioneller Effekte der Reinigung mittels Tensiden und der an sich bekannten Wirkung der Ultraschallreinigung gegeben ist. Es hat sich als häufig zweckmäßig erwiesen, die Waschstufe der Ultraschallbehandlung im Temperaturbereich von etwa 30 bis etwa 70 °C und hier insbesondere im Temperaturbereich von etwa 35 bis etwa 50 °C durchzuführen.
- Als Frequenzbereich kommt für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der hier betroffenen Stufe der Ultraschallbehandlung der gesamte heute bekannte und auch teilweise in Reinigungsverfahren genutzte Bereich in Betracht. Besondere bevorzugte Frequenzen der Beschallung liegen im Bereich bis etwa 100 kHz, wobei üblicherweise die Untergrenze für den Ultraschall mit etwa 16 kHz angegeben wird. Besonders geeignet kann dementsprechend etwa ein Bereich von etwa 20 bis 60 kHz für die eingesetzte Schallfrequenz sein, wobei auch hier wiederum bekannt ist, daß die Tendenz zur Kavitationsbildung und damit zur Auslösung der gewünschten Reinigungskräfte um so größer wird, je niedriger die Beschallungsfrequenz im hier genannten Bereich gewählt ist. Bekannt sind allerdings auch die Effekte weitaus höherer Frequenzen, z.B. bis zum MHz-Bereich, die sich insbesondere durch eine stärkere Materialdurchdringungsfähigkeit bzw. -Kraft auszeichnen - wenn hier auch an sich die Tendenz zur Förderung der Kavitationsbildung abnimmt.
- Es kann zweckmäßig sein, das zu reinigende Gut während der Beschallungsstufe im Waschbad kontinuierlich und/oder diskontinuierlich zu bewegen. Hierdurch werden nicht nur Nachteile etwaiger Schattenbereiche ausgeglichen, auch der Abtrag von insbesondere Pigmentschmutz kann hierdurch deutlich beschleunigt werden.
- Die Ausgestaltung der Beschallungsstufe im erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der zur Durchführung dieser Verfahrensstufe geeigneten Vorrichtungen wird im allgemeinen durch eine Mehrzahl von Parametern beeinflußt. Als Beispiel seinen genannt: Zusammensetzung und Auswahl des Reinigungssystems, Größe und Beladungsgrad des Reinigungsbades, Betriebsbedingungen des Reinigungsbades, Zugänglichkeit, Haltbarkeit und Energieverbrauch der Beschallungselemente sowie erwarteter Belastungsgrad der Vorrichtung im Einsatz, beispielsweise im Sinne eines praktisch kontinuierlichen Gebrauchs im Gebiet der kontinuierlichen gewerblichen Reinigung oder lediglich periodischer Gebrauch.
- Durch solche Überlegungen wird letztlich auch bei der Konstruktion der Reinigungsgeräte mitbestimmt, die Stufe der Reinigung unter Ultraschall mit einheitlicher Frequenz oder mit Mischfrequenzen und/oder mit gleitenden Frequenzen bei kontinuierlicher oder pulsierender Beschallung zu führen. Als Leistungsdichte haben sich Werte bis zu etwa 50 W/cm², insbesondere bis zu etwa 10 W/cm² und bevorzugt Werte im Bereich von etwa 0,5 bis 5 W/cm² als durchaus brauchbar und wirkungsvoll gezeigt, wobei der Leistungseintrag in ein Bad beispielsweise im Bereich von wenigstens etwa 20 W bis zum kW-Bereich betragen kann. Für größere Bäder sind auch höhere Beträge geeignet.
- Befreidigende Waschergebnisse in der Ultraschallstufe werden häufig im Zeitraum von 0,01 bis 60 Minuten, insbesondere in 0,1 bis 15 Minuten erhalten, wobei ein Zeitraum von etwa 1 bis 15 Minuten, insbesondere etwa 1 bis 10 Minuten im allgemeinen die gewünschte Reinigungswirkung liefert. Sonderfälle kürzerer Behandlungszeiten sind bekanntlich bei der insbesondere kontinuierlichen Reinigung schnell-laufender Artikel, z.B. Draht, gegeben.
- Für das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren und dabei insbesondere für die durch den Einsatz von Ultraschall erleichterte und beschleunigte Ablösung von Pigment- und/oder Fettanschmutzungen gelten im übrigen die allgemeinen Gesetzmäßigkeiten wie sie für die Textilwäsche in den genannten älteren Patentanmeldungen und insbesondere in den Anmeldungen DE 36 06 729.6 (D 7554) und DE 36 10 386 (D 7583) beschrieben sind. Das Reinigungsmittelsystem zur Bewältigung des Pigmentschmutz- und/oder Fettschmutzproblems kann sich auf die geeignete Kombination der beiden folgenden Komponenten reduzieren: Hilfsmittel zur Ablösung der Schmutzverunreinigung von dem zu säubernden Gut sowie Schmutz aufnehmende unlösliche bzw. immobilisierte Fänger im Sinne der Erfindung.
- Die Hilfsmittel zur Schmutzablösung und zur Übertragung des abgelösten Schmutzes auf den ungelösten Fänger sind Tenside. Ihre Beschaffenheit und Menge ist jetzt aber nicht mehr darauf abzustellen, daß diesen als Waschhilfsmittel eingesetzten Tensiden auch entscheidende Bedeutung für die Solubilisierung des abgelösten Pigmentschmutzes in der Flotte zukommt. Im einzelnen gelten hier die Angaben der genannten älteren Anmeldungen DE 36 06 729 (D 7554) und DE 36 10 386 (D 7583).
- Im erfindungsgemäßen Verfahren kann die Reinigungsstufe unter Einsatz von Ultraschall in an sich bekannter Weise verbunden werden mit zusätzlichen Arbeitsstufen, beispielsweise einer Vorreinigung und /oder mit einer oder mehreren nachfolgenden Spül-und/oder Trocknungsstufen. So kann das wäßrig gereinigte Gut insbesondere in an sich bekannter Weise durch nachfolgende Behandlung in einem FKW-Bad energiesparend und fleckenfrei bei relativ niedriger Temperatur getrocknet werden. Verwiesen wird in diesem Zusammenhang beispielsweise auf die eingangs zitierte veröffentlichte Literatur.
- Es werden Reinigungsversuche an komplex ausgeformten Kraftfahrzeug-Vergaserelementen durchgeführt, die durch mehrjährige Benutzung im praktischen Betrieb mit einer dicken, fest haftenden Öl-Pigmentverschmutzung überzogen sind. Dabei werden im gleichen Bad nacheinander 3 solcher Formteile mit der im folgenden beschriebenen wäßrigen Flotte unter Einwirkung von Ultraschall behandelt. Die Formteile sind dabei jeweils etwa zur Hälfte in die Badflüssigkeit getaucht.
- Nachfolgend wird im verschmutzten Bad ein mit Standard-Anschmutzung (Staub/Hautfett) versehener Lappen auf Basis eines Polyestergewebes der Ultraschalleinwirkung ausgesetzt. Im einzelnen gilt:
- 1. Fassungsvermögen des Reinigungsbottichs: 4 l; auf die Reinigungsflotte übertragene Ultraschallfrequenz: 35 kHz
- 2. Zusammensetzung der Waschflotte:
0,5 g/l Fettalkoholethersulfat (2 EO) - "Texapon N25"
1 g/l alpha-Sulfo-C₁₆/₁₈-Fettsäure-di-Natriumsalz
0,6 g/l PQAV/Tensid-beschichtetes Schichtsilikat der nachstehend angegebenen Zusammensetzung
1,5 g/l hydrophobierte Kieselsäure "Sipernat 50S"
Das PQAV/Tensid-beschichtete Schichtsilikat - der erfindungsgemäß eingesetzte unlösliche Fänger - war wie folgt aufgebaut:
unlöslicher Mineralstoff: quellfähiges Schichtsilikat "Dis-Thix-extra"
PQAV: Cosmedia Guar C261
Tensid: Texapon N25
Gewichtsverhältnis Schichtsilikat/PQAV: 20/1
Gewichtsverhältnis PQAV-beschichtetes Schichtsilikat/Tensid: 1/5
Die die vorstehend aufgezählten Bestandteile enthaltende wäßrige Flotte ist auf Basis Leitungswasser (16 °dH) erstellt. - 3. Badbedingungen:
Temperatur: 48 °C
pH-Wert: 7 bis 7,5
Beschallungsdauer pro behandeltes Formteil: 20 Min. - Die der tief-dunkelgrauen Reinigungsflotte entnommenen Vergaser-Formteile werden mit Leitungswasser gespült und getrocknet.
- Die getauchten Teile sind Oberflächen-rein. Die nicht-getauchten Teile sind unverändert verschmutzt.
- Der Waschtest am Polyester-Lappen in der Schmutz-beladenen Flotte führt von einem Ausgangsremissionswert von 29,5 % zu einem Waschremissionswert von 80,0 %. Der gewaschene und gespülte Testlappen ist rein weiß.
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