FR2644174A1 - Compositions de nettoyage et procede pour l'elimination de residus sur des surfaces metalliques - Google Patents

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John A Dingess
Frank A Osmanski
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Safety Kleen Systems Inc
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Abstract

L'invention concerne une composition de nettoyage. Ladite composition comprend un mélange de solvants, renfermant un solvant à base de propylèneglycol, une alkylpyrrolidone, une alcanolamine et de l'eau. Application : procédé d'élimination des gommes et des résidus carbonés présents sur les surfaces de pièces métalliques.

Description

La présente invention a pour objet des compositions de nettoyage de faible
toxicité, qui ne sont pas excessivement corrosives vis-à-vis des métaux et
alliages ferreux et non ferreux.
La présente invention propose des compositions nouvelles de nettoyage produites à partir de certains éthers de glycols (ou d'esters dérivés de ces éthers), d'acides gras aliphatiques tels que l'acide oléique, d'amines et d'alcool-amines, d'une faible proportion d'une
base caustique très douce, telle que l'hydroxyde d'am-
monium, et d'eau. Les compositions peuvent comprendre également des solvants aromatiques ou aliphatiques. Les compositions de la présente invention sont extrêmement efficaces pour le nettoyage des pièces d'automobiles afin de les débarrasser de l'huile et de la graisse, et réduisent en outre fortement les risques d'exposition à court et à long terme pour les utilisateurs de ces compositions. Les compositions de la présente invention comprennent un solvant à base de propylèneglycol, de
préférence un éther ou acétate aliphatique de propylene-
glycol. L'éther tertio-butylique de propylèneglycol; l'acétate tertiobutylique de propylèneglycol, un éther méthylique de propylèneglycol ou un acétate d'éther
méthylique de propylèneglycol sont préférés.
Un solvant pour les gommes et les résidus carbonés, tel qu'unealkylpyrrolidone, est également incorporé. A cet égard, la N-méthyl-2pyrrolidone s'est révélé être très satisfaisante pour éliminer les gommes et les dépôts carbonés sur des pièces sales de moteurs, telles
que, par exemple, les pistons en aluminium des automobiles.
Il faut noter en outre que la N-méthyl-2-pyrrolidone,
lorsqu'elle est mélangée à un solvant à base de propylène-
glycol, tel que l'un des solvants décrits dans la présente invention, présente une aptitude accrue au nettoyage ou à la dissolution des résidus, qui est généralement utilisée
dans les compositions décrites dans la présente invention.
Les solvants précités à base de propylèneglycol sont utiles de manière générale pour leur aptitude à la dissolution des
graisses. Cependant, lorsqu'ils sont mélangés à la N-
méthyl-2-pyrrolidone, il se révèle exister un effet synergique lors du mélange à un ou plusieurs des solvants précités à base de propylèneglycol, lors de l'utilisation
pour éliminer la graisse et les gommes.
Une éthanolamine, telle que la monoéthanol-
amine, présente en une quantité inférieure à environ 10% en volume, s'est révélée efficace dans l'élimination des gommes et des résidus carbonés. L'hydroxyde d'ammonium est une base caustique douce qui est efficace pour éliminer le
carbone dans des milieux aqueux.
Des acides gras aliphatiques peuvent également être incorporés. Des acides gras ayant une longueur de chaîne carbonée d'environ 14 à 18 atomes de carbone sont préférés, notamment des mélanges d'acides gras contenant
une quantité d'acide oléique égale ou supérieure à 60%.
L'expression "mélange d'acides aliphatiques" désigne des mélanges d'acides gras renfermant une quantité d'acide oléique supérieure à 60% en volume. Un tel mélange d'acides
disponible dans le commerce est le INDUSTRENE 105.
Les solvants à base de propylèneglycol utiles
dans la mise en pratique de la présente invention compren-
nent différents homologues de solvants à base de propylène-
glycol, par exemple des éthers aliphatiques de dipropylène-
glycol, des éthers aliphatiques de tripropylèneglycol et leurs acétates. La présente invention peut être illustrée par des compositions très diverses, comprenant les exemples
pratiques suivants.
Exemple 1
Constituant Pourcentage en volume Acétate d'éther monométhylique de propylèneglycol 64 N-méthyl-2-pyrrolidone (NMP) 24 Monoethanolamine (MEA) 5 Eau 5 Hydroxyde d'ammonium 2 Des pistons en aluminium pour automobiles, gras et incrustés de carbone, ont été immergés et agités doucement. Apres trempage pendant 15 minutes, les pistons ont été enlevés de la solution et rincés à l'eau. Les salissures décollées ont été éliminées à la brosse et les
pièces ont été soumises à un nouveau trempage. La formula-
tion a effectué un dégraissage et a éliminé les dépôts de carbone des pièces du moteur aussi bien ou mieux qu'un liquide classique de nettoyage de l'art antérieur destiné
aux carburateurs.
Exemple 2
Constituant Pourcentaqe en volume Ether tertio-butylique de propylèneglycol (PTB) 44,3 Cumène (isopropylbenzène) 18,7
Ether méthylique de dipropylène-
glycol (DMP) 6,4 N-méthyl-2-pyrrolidone (NMP) 16,5 Monoéthanolamine (MEA) 4,7 Eau 9,4 Cette composition a produit une action de nettoyage équivalente &, ou meilleure que, celle d'un liquide classique de nettoyage de l'art antérieur, destiné aux carburateurs, lorsqu'elle a été testée de la manière
indiquée dans l'exemple 1.
ExemDile 3 Constituant Pourcentage en volume Ether tertio-butylique de propylèneglycol (PTB) 43,1 Aromatic 150 18,2
Ether méthylique de dipropylène-
glycol (DPM) 9,1 N-méthyl-2-pyrrolidone (NMP) 16,0 Monoéthanolamine (MEA) 4,5 Eau 9,1 Le même essai de nettoyage de pièces a donné
des résultats similaires, couronnés de succès.
D'autres formulations ont été préparées de la manière suivante:
Exemple 4
Constituant Pourcentacre en volume
PTB 46
Aromatic 150 23
DPM 4
NMP 15
MEA 4
Eau 8
2 6 4 4 1 7 4
Exemple 5
Constituant Pourcentaqe en volume
PTB 45
Aromatic 150 15
DPM 13
NMP 14
MEA 5
Eau 8 ExemDle 6 Constituant Pourcentaqe en volume
PTB 40
Isopar 12
DPM 16
NMP 16
MEA 8
Eau 8 ExemDle 7 Constituant Pourcentaae en volume
PTB 32
Cumène 18
DPM 4
Acétate d'éther méthylique de propylèneglycol 16
NMP 16
MEA 5
Eau 9
Exemple 8
Constituant PourcentaQe en volume
PTB 27
Isopar 18
DPM 20
NMP 20
MEA 5
Eau 10
Exemple 9
Constituant Pourcentage en volume Aromatic 200 52,2
DPM 10,0
NMP 16,0
MEA 4,8
Eau 9,0
INDUSTRENE 105 8,0
Exemple 10
Constituant Pourcentage en volume Cumène 30
DPM 6
NMP 30
MEA 10
Eau 9 Acides aliphatiques 15
Exemple 11
Constituant Pourcentage en volume Aromatic 150 30 Aromatic 100 30
DPM 8
NMP 20
MEA 3
Eau 4 Acide aliphatique 5 Exemple 12 Constituant Pourcentaqe en volume Aromatic 150 35 Aromatic 200 10
DPM 20
NMP 10
MEA 6
Eau 9 Acide aliphatique 10 Des essais similaires sur des pièces similaires ont prouvé que toutes les compositions précitées avaient une action de nettoyage efficace, c'est-a-dire identique à, ou meilleure que, celle des liquides de nettoyage de l'art
antérieur. Les exemples précités montrent que les in-
grédients, lorsqu'ils sont mélangés, sont efficaces dans de larges intervalles de proportions. De préférence, une quantité de 5% à environ 80% en volume d'un éther et/ou ester aliphatique de propylèneglycol, en mélange avec une quantité d'environ 5% à environ 35% en volume d'une amine
cyclique ou d'une alkylpyrrolidone (telle que la N-méthyl-
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2-pyrrolidone) et une quantité d'environ 1% à 12% d'une alcanolamine, telle que l'éthanolamine, sont préférées. Une quantité d'environ 2% à environ 20% en volume d'un mélange
d'acides gras aliphatiques est utile.
La présente invention n'est pas destinée à être limitée à une théorie ou un mode opératoire particulier quelconque mais il est considéré que les différents constituants ont certaines fonctions principales, ainsi que des fonctions secondaires, lors de l'utilisation de la composition. I1 est considéré que les solvants à base de propylèneglycol de la présente invention présentent une toxicité fortement réduite par rapport à leurs homologues à base d'éthylèneglycol car ils sont métabolisés chez l'homme
par un mécanisme différent.
Les hydrosolubilités de certains des différents ingrédients principaux présents dans les formulations entrant dans le cadre de la présente invention diffèrent légèrement mais la plupart de ces ingrédients présentent
essentiellement une très forte hydrosolubilité ou disper-
sibilité dans l'eau. Le mélange d'acides gras aliphatiques est, bien entendu, pratiquement non soluble dans l'eau et est utilisé en particulier dans ces formulations lorsqu'une solubilité dans les substances organiques ou aromatiques
est requise, de la manière décrite plus en détail ci-
dessous. En ce qui concerne les solvants à base de proylèneglycol utilisés dans la présente invention, le groupe hydroxyle présent dans l'éther aliphatique de propylèneglycol peut être estérifié avec l'acide acétique pour donner comme dérivé un acétate d'éther méthylique, tel
que l'acétate d'éther méthylique de propylèneglycol.
Dans des applications dans lesquelles une solubilité accrue dans les substances organiques - ou aromatiques est nécessaire ou désirée, un éther méthylique
de propylèneglycol peut être remplacé par un éther tertio-
butylique de propylèneglycol. Cette composition tertio-
butylique est similaire à un éther méthylique de propylène-
glycol, sauf que la composition tertio-butylique est beaucoup plus soluble dans l'huile. En conséquence, lorsque les deux éthers sont utilisés conjointement, cette association de solvants à base de propylèneglycol confère une solubilité vis-a-vis des composés aromatiques et non aromatiques en produisant une action de couplage dans laquelle l'huile, l'eau et les autres substances des différentes formulations agissent conjointement et restent dans une seule phase dans une plage relativement large de concentrations. Outre l'action de couplage ainsi produite, la régénération ou le recyclage des constituants est rendu
plus aisé par l'utilisation de ce mélange d'ingrédients.
De plus, l'éther méthylique de propylèneglycol
peut également être associé au mélange d'acides aliphati-
ques dans un solvant aromatique à haut point d'ébullition, en l'absence d'éther tertio-butylique. Il est également envisagé qu'une telle formulation entre dans le cadre général de la présente invention, dans des applications
similaires à celles dans lesquelles l'éther tertio-
butylique pourrait être utilisé, comme par exemple dans le cas o une solubilité dans les composés organiques est requise. Lors d'une telle utilisation, le mélange d'acides aliphatiques forme un savon avec l'alcanolamine en excès
dans un milieu de nettoyage en une seule phase.
La monoéthanolamine est un composé relativement non toxique de remplacement du chlorure de méthylène extrêmement toxique utilisé dans les autres composés
destinés à l'élimination du carbone.
Il peut être désiré d'utiliser une relativement forte proportion de solvants aromatiques ou de solvants aliphatiques ou bien d'un mélange de ces solvants, suivant le type d'huile ou de graisse à dissoudre ou émulsionner. A
cet égard, les proportions relatives de l'éther tertio-
butylique de propylèneglycol et de l'éther méthylique de propylèneglycol servant de solvants peuvent être modifiées pour parvenir à l'association désirée de solubilités. Par exemple, le type d'éther tertio-butylique confère un degré supérieur de solubilité dans les solvants aromatiques aux différents autres constituants, tout en conférant également aux formulations une solubilité accrue dans l'huile. Une solubilité accrue dans l'huile peut également être obtenue avec le mélange d'acides aliphatiques et un solvant aromatique du commerce, à haut point d'ébullition, tel que le Aromatic 150, le Aromatic 100, le Aromatic 200, le Cumène, le "Han Oil" ou leurs mélanges. Ces solvants du commerce peuvent également accroître les solubilités dans l'huile de formulations préparées en l'absence d'acides aliphatiques. Des solvants aliphatiques convenables comprennent différents mélanges de composés aliphatiques à plage moyenne des points d'ébullition. Des solvants convenables disponibles dans le commerce comprennent des
solvants isoparaffiniques tels que le ISOPAR.
L'alkylpyrrolidone servant de constituant, de préférence la N-méthyl-2pyrrolidone, est un agent, compatible et efficace, d'élimination dès gommes. La pyrrolidone accroît l'aptitude à l'élimination des gommes ou au nettoyage lorsqu'elle est mélangée à un éther ou
acétate aliphatique de propylèneglycol.
L'alcanolamine servant de constituant de la présente invention est avantageusement une éthanolamine et, de préférence, la monoéthanolamine. La monoéthanolamine est un solvant extrêmement efficace des gommes et du type de résidu carboné calciné dont la présence est caractéristique sur différentes pièces des moteurs à combustion interne après une utilisation notable et continue dans des conditions normales de fonctionnement, ainsi que dans des conditions extrêmes de fonctionnement. Dans les proportions appropriées, la monoéthanolamine forme un savon efficace
avec un ou plusieurs acides aliphatiques dans une composi-
tion de nettoyage en une seule phase dans des formulations présentant une solubilité accrue dans les composes
organiques aromatiques.
La présente invention ne nécessite pas la présence de solvants chlorés, ce qui évite leur effet néfaste sur l'environnement. Les formulations de la présente invention sont pratiquement non toxiques lors
d'une utilisation normale.
Parmi les formulations mentionnées et décrites dans le présent mémoire, les formulations de la présente invention sont généralement moins volatiles et moins dangereuses pour la santé que les différentes compositions de nettoyage de l'art antérieur contenant du chlorure de méthylène et/ou des mélanges chauds de bases caustiques en
solution aqueuse.
Il va de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent y être apportées
sans sortir de son cadre.

Claims (17)

REVENDICATIONS
1. Composition permettant d'éliminer de surfaces métalliques des résidus encroûtés et comprenant, en mélange, des solvants pour la dissolution de différents dépôts organiques, caractérisée en ce que le mélange de solvants comprend: environ 5% à environ 80% en volume d'un solvant à base de propylèneglycol, ledit solvant à base de glycol étant choisi dans le groupe comprenant les éthers aliphatiques d'un propylèneglycol et des esters des éthers aliphatiques d'un propylèneglycol; environ 5% à environ % en volume d'une alkylpyrrolidone; environ 1% à environ
% en volume d'une alcanolamine; et de l'eau.
2. Composition suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre environ 2% à
environ 20% en volume d'un mélange d'acides gras aliphati-
ques.
3. Composition suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le solvant à base de propylèneglycol est l'éther méthylique de dipropylèneglycol en une concentration d'environ 5% à environ 20% en volume; l'alkylpyrrolidone est la N-méthylpyrrolidone en une concentration d'environ 10% à environ 30% en volume; et 1'alcanolamine est la monoéthanolamine en une concentration
d'environ 1% à environ 10% en volume.
- 4. Composition suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les éthers aliphatiques d'un propylèneglycol sont choisis dans le groupe comprenant
essentiellement l'éther tertio-butylique de propylène-
glycol, l'éther tertio-butylique de dipropylèneglycol, l'éther tertiobutylique de tripropylèneglycol, l'éther méthylique de propylèneglycol, l'éther méthylique de dipropylèneglycol, l'éther méthylique de tripropylèneglycol
et leurs mélanges.
5. Composition- suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les esters des éthers aliphatiques d'un propylèneglycol sont choisis dans le groupe comprenant essentiellement l'acétate d'éther tertio-butylique de propylèneglycol, l'acétate d'éther tertio-butylique de dipropylèneglycol, l'acétate d'éther tertio-butylique de tripropylèneglycol, l'acétate d'éther méthylique de
propylèneglycol, l'acétate d'éther méthylique de dipro-
pylèneglycol, l'acétate d'éther méthylique de tripropylène-
glycol et leurs mélanges.
6. Composition suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un solvant aliphatique.
7. Composition suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre environ 0, 5% à
environ 5% d'hydroxyde d'ammonium.
8. Composition suivant la revendication 2,
caractérisée en ce que le mélange d'acides gras aliphati-
ques comprend au moins environ 60% en volume d'acide oléique.
9. Composition suivant la revendication 8,
caractérisée en ce que le mélange d'acides gras aliphati-
ques comprend en outre des acides aliphatiques ayant une longueur de chaine carbonée allant de 14 à 18 atomes de carbone.
10. Composition suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un solvant aromatique.
11. Procédé pour éliminer de surfaces métalli-
ques des résidus encroûtés, utilisant, en mélange, des
solvants pour la dissolution de différents dépôts organi-
ques, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste: à formuler une composition de nettoyage de manière à ce qu'elle contienne environ 5% à environ 80% en volume d'un solvant à base de propylèneglycol, ledit solvant à base de propylèneglycol étant choisi dans le
groupe comprenant les éthers aliphatiques d'un propylène-
glycol et des esters des éthers aliphatiques d'un propy-
lèneglycol, environ 5% à environ 30% en volume d'une alkylpyrrolidone, environ 1% à environ 10% en volume d'une alcanolamine, et de l'eau; à immerger une surface métallique, incrustée de résidus, dans ladite composition de nettoyage pendant un temps prédéterminé; à enlever ladite surface métallique de la composition de nettoyage après ledit temps prédéterminé; et à rincer ladite surface
métallique après l'avoir sortie.
12. Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce que l'étape de formulation consiste en outre à formuler ladite composition de manière à ce qu'elle renferme environ 2% à environ 12% en volume d'un mélange
d'acides aliphatiques.
13. Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce que l'étape de formulation consiste à formuler ladite composition de nettoyage de manière à ce
qu'elle renferme des éthers aliphatiques d'un propylène-
glycol choisis dans le groupe comprenant essentiellement l'éther tertiobutylique de propylèneglycol, l'éther
tertio-butylique de dipropylèneglycol, l'éther tertio-
butylique de tripropylèneglycol, l'éther méthylique de propylèneglycol, l'éther méthylique de dipropylèneglycol,
l'éther méthylique de tripropylèneglycol et leurs mélanges.
14. Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce que l'étape de formulation consiste à formuler ladite composition de nettoyage de manière à ce qu'elle renferme des esters d'éthers aliphatiques d'un
propylèneglycol choisis dans le groupe comprenant essen-
tiellement l'acétate d'éther tertio-butylique de propylène-
glycol, l'acétate d'éther tertio-butylique de dipropylène-
glycol, l'acétate d'éther tertio-butylique de tripropylène-
glycol, l'acétate d'éther méthylique de propylèneglycol et
l'éther méthylique de dipropylèneglycol.
15. Procédé suivant la revendication 12,
2644 1 74
caractérisé en ce que l'étape de formulation consiste à formuler la composition de nettoyage avec le mélange d'acides gras aliphatiques, ledit mélange renfermant au
moins environ 60% en volume d'acide oléique.
16. Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce que le temps prédéterminé est égal à
environ 15 minutes.
17. Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à agiter la composition de nettoyage, une fois la surface métallique
immergée dans cette composition.
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