NL2013010C2

NL2013010C2 - Werkwijze voor het ontroesten van een oppervlak.

Info

Publication number: NL2013010C2
Application number: NL2013010A
Authority: NL
Inventors: Louis Ottens
Original assignee: Handelsonderneming En Hoogwerkerverhuur Mcw
Priority date: 2014-06-17
Filing date: 2014-06-17
Publication date: 2015-07-29
Also published as: WO2015194947A1; US20170130173A1; EP3158109B1; EP3158109A1

Description

Korte aanduiding: Werkwijze voor het ontroesten van een oppervlak

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het ontroesten van een oppervlak.

Kruipolie, ook wel penetrerende olie genoemd, is een smeermiddel met relatief lage viscositeit en oppervlaktespanning, die door capillaire werking in zeer kleine ruimten kan doordringen, zoals de ruimte tussen schroeven en bouten. Kruipolie wordt voornamelijk gebruikt voor het beschermen tegen roest, als smeermiddel en voor het reinigen van oppervlakken.

Doorgaans bestaat kruipolie in hoofdzaak uit olieproducten, zoals minerale olie of siliconen olie, maar is doorgaans gemengd met andere stoffen zoals organische oplosmiddelen en surfactanten. Onder kruipoliën worden tevens verstaan mengsels die worden verkocht als zogenaamde ‘multispray’. Een bekende kruipolie wordt verhandeld onder de naam WD-40, veelal verpakt in een sprayverpakking. Ook dit betreft een mengsel van verschillende olieachtige bestanddelen.

Sommige kruipoliën hebben toevoegingen om oxiden, in het bijzonder ijzeroxide, op te lossen. Deze dragen bij aan het ontroesten van de behandelde onderdelen zoals moeren en bouten, hetgeen nuttig is voor het losmaken van vastgeroeste onderdelen. US3623983 beschrijft bijvoorbeeld een kruipolie waarin mono- en di-esters van fosforzuur als roestoplosser worden gebruikt. Het gebruik van fosforzuuresters heeft echter nadelen op het gebied van veiligheid, en kunnen het behandelde oppervlak blijvend aantasten.

Het is een doel van de uitvinding om een verbeterde of alternatieve werkwijze te verschaffen voor het ontroesten van oppervlakken, in het bijzonder moeilijk bereikbare oppervlakken, of het losmaken van vastgeroeste verbindingen

Hiertoe wordt een werkwijze verschaft voor het ontroesten van een oppervlak of het losmaken van vastgeroeste verbindingen, omvattende de stappen: a) het opbrengen van een kruipolie op een te behandelen roestig oppervlak of op te behandelen vastgeroeste verbindingen, en vervolgens b) het opbrengen op het oppervlak of op de verbindingen verkregen door stap a) van ten minste een reactieve thiolverbinding, waarbij de thiolverbinding een thiol-gesubstitueerd carboxylzuur, of een zout of een alkylester van de geconjugeerde base daarvan is.

Door deze werkwijze wordt een verbeterde ontroesting mogelijk gemaakt ten opzichte van bestaande kruipoliën. In het bijzonder verloopt de ontroesting sneller. Het opbrengen kan op verschillende wijze worden gedaan, bijvoorbeeld gedoseerd door middel van een spray of met een doek. Het roestige oppervlak is doorgaans een metalen oppervlak, in het bijzonder een ijzeren of stalen oppervlak, maar kan ook een ander oppervlak zoals kunststof of beton zijn waarop ijzeroxide aanwezig is. De thiolverbinding kan eveneens met bijvoorbeeld een spray, doekje, spons of ander hulpmiddel worden aangebracht. Toevoeging van water versnelt de reactie van de thiolverbinding met roest. Bij het ontroesten ontstaat een kleuring waardoor het eenvoudig is de penetratie van het mengsel en de voortgang van het ontroesten vast te stellen.

Het ontroesten kan worden versneld door het uitoefenen van mechanische kracht kan bijvoorbeeld met een spons, borstel plaatsvinden, of door het induceren van trillingen in het oppervlak of anderszins bewegen van het oppervlak. Trillingen kunnen bijvoorbeeld worden geïnduceerd door een trilgenerator. In het geval van vastgeroeste moeren en bouten kan bijvoorbeeld kracht worden uitgeoefend op de vastgeroeste verbinding.

Eveneens optioneel kan na afloop van de behandeling het oppervlak worden afgespoeld, bijvoorbeeld met water, een oplosmiddel of kruipolie, om eventueel losgemaakte roestdeeltjes te verwijderen.

Bij voorkeur heeft de reactieve thiolverbinding een structuur volgens formule (I) of (II).

waarin R= -H of-CH3, en X+ = H+, of een alkali- of aardalkali-kation, of een ammonium of gesubstitueerd ammonium, bij voorkeur Li+, Na+, K+, NH4;

waarin R1 een cyclisch, lineair of vertakt alkyl is, verzadigd of onverzadigd, met 1-22 koolstofatomen.

De verbindingen volgens formule I zijn thio-gesubstitueerde carboxylzuren of zouten daarvan. De verbindingen volgens formule II zijn thioglycolaatalkylesterverbindingen. De synthese van de genoemde verbindingen is bekend, en dergelijke verbindingen zijn commercieel verkrijgbaar.

Bijzonder voordelige thiolverbindingen zijn thioglycolzuur (mercaptoazijnzuur) of natriumthioglycolaat is, bij voorkeur natriumthioglycolaat. Deze verbindingen hebben een bijzonder goede antiroestwerking in combinatie met gangbare kruipoliën zoals WD-40, en zijn zonder verdere toevoegingen mengbaar met kruipoliën.

Voor een goede ontroesting wordt ten minste 1 gew.% thiolverbinding ten opzichte van de hoeveelheid kruipolie wordt aangebracht, bij voorkeur ten minst 10 gew. %, meer bij voorkeur ten minste 20 gew. %. Bij hoeveelheden van ten minste 20 gew.% wordt zelfs bij sterke roestvorming een goede ontroesting gerealiseerd.

Goede resultaten worden bereikt indien de kruipolie eerst wordt aangebracht, en vervolgens na een inwerkingstijd de thiolverbinding wordt aangebracht. De inwerkingstijd kan enkele minuten bedragen, zoals 1-10 minuten. Deze methode werkt goed indien de thiolverbinding goed mengt met de kruipolie of het oppervlak goed toegankelijk is. Voor deze werkwijze is het voordelig indien de thiolverbinding en de kruipolie in gescheiden voorraadhouders worden bewaard, wat tevens flexibiliteit geeft om de verhouding kruipolie en thiolverbinding tijdens het behandelen van het roestige oppervlak aan te passen. Dit geeft tevens de mogelijkheid om plaatselijk een verhoogde hoeveelheid thiolverbinding aan te brengen, bijvoorbeeld op een gebied van het oppervlak waarop zich een relatief hoge hoeveelheid roest bevindt.

Het is tevens mogelijk om de kruipolie en de thiolverbinding gelijktijdig als mengsel worden aangebracht. Deze kunnen voor het opbrengen gemengd worden, en eventueel door schudden van de houder of roeren gehomogeniseerd worden voor het opbrengen. Deze werkwijze heeft de voorkeur indien het gebruikte type thiolverbinding slecht mengt met het gebruikte type kruipolie, of als het oppervlak slecht bereikbaar is zoals bij moeren of bouten. Voor deze toepassing is het voordelig indien de thiolverbinding en de kruipolie in een vooraf bepaalde verhouding in een houder zijn gebracht.

In het bijzonder bij het gebruik van thiol-gesubstitueerd carboxylzuren is het voordelig indien de kruipolie en het thiol-gesubstitueerd carboxylzuur voorafgaand aan het opbrengen worden gemengd. In een voorkeursuitvoering worden de kruipolie en de thiolverbinding gemengd samen met een emulgator. De emulgator wordt gekozen voor een bepaalde combinatie van kruipolie en thiolverbinding. Bij voorkeur wordt de emulgator gemengd met de kruipolie voorafgaand aan het mengen met thiolverbinding. Hierdoor blijft het mengsel van kruipolie en thiolverbinding langer stabiel en wordt ontmenging tegengegaan, ten minste gedurende het opbrengen van het mengsel. Ontmenging na het opbrengen, bijvoorbeeld na een minuut, is acceptabel, omdat de actieve stoffen dan al goed over het oppervlak zijn verspreid.

Bij voorkeur heeft de emulgator een hydrofiele/lipofiele balans (HLB) tussen 1 en 5. De hierin bedoelde HLB-waarde wordt gemeten volgens Griffin (W.C. Griffin, "Classification of Surface-Active Agents by 'HLB,'" Journal of the Society of Cosmetic Chemists, 1 (1949): 311; en W.C. Griffin, "Calculation of HLB Values of Non-Ionic Surfactants," Journal of the Society of Cosmetic Chemists, 5 (1954): 259). Een dergelijke HLB waarde is typerend voor water-in-olie emulgatoren en solubilisers. Dit zijn oppervlakte actieve stoffen die er voor zorgen dat water in olie dispergeerbaar is. De oppervlakte actieve stoffen hebben bij voorkeur een non-ionisch karakter. Voorbeelden van geschikte emulgatoren zijn mono- en diglyceriden, sorbitaanvetzure esters, polyoxyethyleensorbitaanvetzure esters, polyoxyethyleensorbitolesters, polyoxyethyleenalcoholen, en mengsels daarvan. Bij voorkeur wordt een mengsel van verschillende emulgatoren gebruikt. Deze emulgatoren blijken compatibel te zijn met de thiolverbindingen.

Het is voordelig indien na het opbrengen van de thiolverbinding een kleuring op het oppervlak ontstaat. Door verkleuring is goed visueel waar te nemen welk deel van het oppervlak behandeld is, en of de thiolverbinding goed op de gewenste gebieden van het oppervlak is doorgedrongen. Tevens is bij optioneel afspoelen goed te zien of inderdaad alle thiolverbinding met eventuele roestresten is verwijderd.

Bij voorkeur is de kleuring een paarse kleuring. Deze kleur is goed te onderscheiden van de doorgaans bruine roestkleur van ijzeroxide, en contrasteert tevens goed met metaaloppervlakken, voor een goede visuele indicatie van het behandelde oppervlak. In het bijzonder wordt voor thioglycolzuur of natriumthioglycolaat een dergelijke kleuring waargenomen in chemische reactie met ijzeroxide.

Het is in het bijzonder voordelig indien de kleuring wordt gebruikt voor het identificeren van onbehandelde delen van het te ontroesten oppervlak, waarna een deel van het opgebrachte thiolverbinding wordt verplaatst naar de onbehandelde delen en/of additioneel thiolverbinding op de onbehandelde delen wordt opgebracht.

De uitvinding verschaft tevens het gebruik van een thiolverbinding volgens formule (I) of (II) voor het ontroesten van een met een kruipolie behandeld oppervlak of het losmaken van met een kruipolie behandelde vastgeroeste verbindingen.

Optioneel kan aan desamenstelling één of meerdere geurstoffen worden toegevoegd. De geur van thioglycolzuur of thioglycolaatverbindingen worden gemaskeerd, aangezien deze geur door sommige gebruikers als onprettig wordt ervaren. Niet alle geurstoffen zijn echter stabiel in de aanwezigheid van thioglycolaat. Bijzonder geschikte geurstoffen voor gebruik in combinatie met thioglycolaat of thioglycolzuur omvatten benzyl ortho hydroxy benzoaat, 3,7-dimethyl-6-octeen-1-ol, 2,6-dimethyl-7-octeen-2-ol, alfa.alfa-dimethyl fenethyl butyraat, 3,7-dimethyl-1,6-nonadieen-3-ol, 1,3,4,6,7,8-hexahydro-4,6,6,7,8,8-hexamethyl-cyclopenta-gamma-2-b, trans-3,7-dimethyl-2,6-octadieen-1-ol, hexyl cinnamic aldehyde alfa, n-hexylorthohydroxybenzoaat, 1-(1,2,3,4,5,6,7,8-octahydro-2,3,8,8-tetramethyl-2-nafthalenyl)ethanon, p-tert-butyl-a-methyldihydro-cinnamic aldehyde, limoneen, linalool en hydroxymethylpentylcyclohexeen-carbaldehyde. Deze en andere geschikte geurstoffen kunnen gecombineerd worden tot een parfum dat in voldoende hoge concentratie de geur van thioglycolaatverbindingen kan maskeren.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van de volgende niet-limitatieve voorbeelden.

Voorbeeld 1: vergelijking met organische zuren

De mengbaarheid van diverse organische zuren met een gangbare kruipolie, WD-40, is getest ten opzichte van thioglycolzuur en natriumthioglycolaat.

De betreffende verbinding is steeds in een 1:1 verhouding gemengd met WD-40 in een reageerbuis en 5 minuten geschud. Na 1 minuut schudden werd het mengresultaat bekeken, waarbij + staat voor een mengsel, en een - werd ontmenging waargenomen.

Verder is op geoxideerde ijzeren testplaatjes getest op ontroesten. In dit experiment is waargenomen of de ontroesting na 5 minuten inwerking zichtbaar was. + geeft hierbij aan dat na 5 minuten de inwerking duidelijk zichtbaar was na afspoelen van de plaatjes, terwijl bij - slechts een minimaal effect werd waargenomen. De resultaten zijn in de onderstaande tabel opgenomen.

Mengbaarheid WD-40 antiroestwerking

Zoutzuur 10%

Citroenzuur 10% +

Fosforzuur 10%

Mierenzuur 10%

Oxaalzuur 10%

Thioglycolzuur + +

Natriumthioglycolaat + +

Voor thiolglycolzuur viel op dat deze verbindingen een diepe paarse kleuring gaven in reactie met roest; voor de organische zuren werd een dergelijke duidelijke visuele indicatie van de antiroestwerking niet waargenomen. In sommige gevallen bleek voro de organische zuren een chemische reactie op te treden waarbij gassen vrij kwamen; dergelijke instabiliteitsproblemen werden voor thioglycolzuur en natriumthioglycolaat niet waargenomen.

Voorbeeld 2: Kruipolie mengsel

Kruipolie werd gemengd met thioglycolaat als poeder. Thioglycol in poedervorm bleek te mengen met de olie, waarbij geen zichtbare verkleuring van de olie werd waargenomen.

Hoeveelheid (gew. %)

Kruipolie 60

Thioglycolzuur 20

Water 20

Voor het mengsel van thioglycol in water met olie wordt onmiddellijk na schudden ontmenging waargenomen.

Voorbeeld 3: kruipolie mengsel met emulgator

Hoeveelheid (gew. %)

Kruipolie 70 thioglycolzuur 10 water 10 emulgator 10

Als emulgator weden zowel Ethylan 1005 als Marlipal gebruikt. Ethylan 1005 is een niet-ionogene surfactant gebaseerd op een synthetische primaire alcohol. Marlipal is een surfactant op basis van alkylpolyethyleen glycol ethers (geethoxyleerde vetalcohol). In beide gevallen werd verkleuring van het mengsel waargenomen, hetgeen een indicatie is van een chemische reactie van thioglycolzuur met de emulgator. Beide producten zijn commercieel verkrijgbaar. Deze combinaties bleken niet compatibel te zijn. Tevens werd ontmenging van het mengsel waargenomen.

Voorbeeld 4

In een andere test werd als emulgator systeem een mengsel van butylglycol, rocanol, calstar en risella gebruikt.

Hoeveelheid (gew. %)

Calstar 27

Risella olie 46

Thioglycolzuur 5

Rokanol 5

Natriumthioglycolaat 6

Butylglycol 2

Water >100%

Dit leidde tot een goed compatibel mengsel, dat geen verkleuring vertoonde. Bovendien bleven de ingrediënten na schudden voor gebruik ten minste 5 minuten gemengd, hetgeen voldoende is om het mengsel homogeen op een oppervlak aan te brengen en door capillaire werking in te laten trekken.

Voorbeeld 5

Kruipolie werd op een roestig testplaatje aangebracht, waarna een thiolverbindingsamenstelling hierover werd aangebracht. De samenstelling van de thiolverbinding was als volgt:

Hoeveelheid (gew. %) natriumthioglycolaat 20 emulgator 10 water 66

Neodol 91/6E 2 butyldiglycol 2

De kruipolie en de thiolverbindingsamenstelling bleken langzaam te mengen, hetgeen te zien was door de snelheid waarmee de paarskleuring optrad.

Voorbeeld 6

Een kruipolie werd gemengd met de emulgator Marlipal, en aangebracht op een testplaatje Daarna werd dezelfde thiolverbinding. Daarna werd op dezelfde wijze als bij voorbeeld 5 de daar genoemde thiolsamenstelling opgebracht. De paarskleuring was zichtbaar veel sneller als bij de samenstelling zonder emulgator. Hieruit blijkt dat toevoeging van emulgator aan de kruipolie een verbeterde en versnelde vermenging geeft. Hierdoor dringt de thiolverbinding sneller door in moeilijk bereikbare plaatsen, om daar de roest te verwijderen. Door het oplossen van de roest kan de kruipolie met thiolverbinding vermengd beter penetreren, bijvoorbeeld in de openingen van een vastgeroeste moer-bout verbinding.

Claims

1. Werkwijze voor het ontroesten van een oppervlak of het losmaken van vastgeroeste verbindingen, omvattende de stappen: a) het opbrengen van een kruipolie op een te behandelen roestig oppervlak of op te behandelen vastgeroeste verbindingen, en vervolgens b) het opbrengen op het oppervlak of op de verbindingen verkregen door stap a) van ten minste een reactieve thiolverbinding, waarbij de thiolverbinding een thiol-gesubstitueerd carboxylzuur, of een zout of een alkylester van de geconjugeerde base daarvan is.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij stap b) wordt uitgevoerd met de toevoeging van water.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij het ontroesten van een oppervlak of het losmaken van vastgeroeste verbindingen onder uitoefening van mechanische kracht wordt uitgevoerd.

4. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de thiolverbinding een structuur volgens formule (I) heeft:

waarin R= -H of-CH3, en X+ = H+, of een alkali- of aardalkali-kation, of een ammonium of gesubstitueerd ammonium.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, waarbij X+ = Li+, Na+, K+ of NH4+.

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de thiolverbinding thioglycolzuur of natriumthioglycolaat is.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, waarbij de thiolverbinding natriumthioglycolaat is.

8. Werkwijze volgens een of meer van conclusies 1-3, waarbij de thiolverbinding een structuur volgens formule (II) heeft:

9. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij ten minste 1 gew.% van de thiolverbinding ten opzichte van de hoeveelheid kruipolie wordt aangebracht.

10. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij ten minste 10 gew.% van de thiolverbinding ten opzichte van de hoeveelheid kruipolie wordt aangebracht.

11. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij ten minste 20 gew.% van de thiolverbinding ten opzichte van de hoeveelheid kruipolie wordt aangebracht.

12. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij een emulgator wordt gemengd met de kruipolie en/of de thiolverbinding voorafgaand aan het opbrengen van de thiolverbinding.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, waarbij de emulgator een hydrofiele/lipofiele balans (HLB) tussen 1 en 5 bezit, gemeten volgens Griffin.

14. Gebruik van een thiolverbinding volgens formule (I):

waarin R= -H of-CH3, en X+= H+, of een alkali- of aardalkali-kation, of een ammonium of gesubstitueerd ammonium, of formule (II):

waarin R1 een cyclisch, lineair of vertakt alkyl is, verzadigd of onverzadigd, met 1-22 koolstofatomen, voor het ontroesten van een met een kruipolie behandeld oppervlak of het losmaken van met een kruipolie behandelde vastgeroeste verbindingen.

15. Gebruik volgens conclusie 14, waarbij de thiolverbinding natriumthioglycolaat is.