СОСТАВ ДЛЯ ОТМЫВКИ МЕТАЛЛОВ ОТ ПРОЧНОСВЯЗАННЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ Российский патент 1995 года по МПК C11D1/83 C11D1/83 C11D3/44 C11D3/06 C11D3/08 C11D3/24 C11D3/30 

Изобретение относится к прикладной химии, в частности к смесевым составам, предназначенным для мойки, обезжиривания и очистки металлов от прочносвязанных отложений, образующихся в результате термохимических реакций. Оно может быть использовано для отмывки деталей двигателей, компрессоров, вакуумных насосов, различных аппаратов, в которых протекают термохимические процессы, плазмохимическое разложение веществ.

На поверхности изделий в процессе их эксплуатации остаются различные загрязнения, которые оказывают неблагоприятное воздействие на характеристики изделий, снижают их стойкость против коррозии, прочность и работоспособность. Большое значение отмывка поверхности металла имеет при нанесении на него лакокрасочных и гальванических покрытий. Высокая чистота, в частности, деталей вакуумных насосов является необходимым условием получения высокого вакуума при проведении плазмохимических реакций. В двигателях внутреннего сгорания загрязнения поверхностей приводят к усилению износа деталей, уменьшению сроков их эксплуатации.

Для отмывки загрязнений с поверхности металлов применяют различные составы, которые обычно делят на три группы: органические растворители, водные щелочные растворы и органощелочные эмульсии.

Среди органических растворителей широко применяются углеводородные, например бензин, ацетон, и хлорсодеpжащие растворители, например, трихлорэтилен, хлористый метилен и др. Недостатками растворителей типа бензина являются их пожаро- и взрывоопасность, резкое снижение растворяющей способности при содержании жиров свыше 5 г/л. Минеральные соли этими растворителями не удаляются [1]
Для отмывки изделий в условиях, где применение бензина особенно опасно, применяют негорючие хлорорганические растворители. Однако эти растворители сравнительно дороги, в присутствии воды могут выделять коррозионно-активные примеси, не обеспечивают удаление ряда труднорастворимых прочносвязанных загрязнений.

Использование для удаления таких загрязнений водных щелочных растворов требует нагрева жидкостей и сопряжено с коррозионной опасностью, особенно к цветным металлам.

Известно применение органо-щелочных эмульсий, которые представляют собой эмульсии растворителя в воде, стабилизированные поверхностно-активными веществами (ПАВ). В качестве растворителей используют хлорированные углеводороды, а щелочной добавкой служат водорастворимые органические растворители [2]
Известно средство для отмывки металлов, содержащее хлорированный углеводород, углеводородный растворитель, неионогенное поверхностно-активное вещество (ПАВ), сульфенол, этаноламин [3] Это средство позволяет очистить поверхность металла от трудноудаляемых углеродистых отложений и отличается улучшенной регенерируемостью. Однако оно содержит свыше 90% дорогостоящих и летучих хлоросодержащих растворителей, что требует повышенных затрат и его расхода и не обеспечивает достаточно быстрого и полного удаления прочносвязанных с поверхностью металла отложений.

Поэтому целью изобретения является ускорение процесса отмывки металлов, повышение качества отмывки при одновременном уменьшении расхода моющего средства и хлорированных углеводородов.

Поставленная цель достигается тем, что моющий состав наряду с хлорированным углеводородом, углеводородным растворителем, неиногенным ПАВ, сульфоналом, в качестве неиногенного ПАВ содержит смесь оксиэтилированных синтетических жирных спиртов, в качестве этаноламина моноэтаноламин и дополнительно содержит фосфат натрия, силикат натрия и воду, а в качестве углеводородного растворителя состав включает смесь скипидара с уайт-спиритом и/или бензином при следующем соотношении компонентов, мас.

Хлорированный углеводород 10-40
Смесь скипидара с
уайт-спиритом и/или бензином 10-30 Фосфат натрия 0,2-5,0 Моноэтаноламин 0,5-10,0 Силикат натрия 0,1-1,0
Смесь оксиэтилированных
синтетических жирных спиртов 0,05-2 Сульфонол 0,05-2 Вода Остальное
Включение хлорсодержащих растворителей объясняется тем, что они обеспечивают лучшие обезжиривающие свойства, снижают пожароопасность раствора при наличии в нем углеводородных растворителей. Наряду с трихлорэтиленом, хлористым метиленом, может применяться тетрахлорэтилен, который пригоден для обезжиривания всех металлов, включая алюминий, цинк и магний. Применение хлорорганических растворителей в эмульсии уменьшает их расход, обеспечивает лучший контакт с металлом.

Использование в растворе углеводородного горючего снижает потребное количество хлорсодержащего реагента и расширяет диапазон растворяемых эфиров и масел животного, растительного и минерального происхождения. Они повышают качество обезжиривания поверхности.

Фосфаты в растворе улучшают его моющие свойства, способствуют диспергированию солей кальция и магния, могут использоваться, как ортофосфаты, так и метафосфаты, полифосфаты, активность которых в 2-3 раза выше.

Применяемый силикат щелочного металла, например метасиликат натрия, является хорошим диспергатором прочносвязанных загрязнений, образуют на поверхности алюминия и цинка антикоррозионную пленку. При отмывке изделий из меди и ее сплавов дополнительно может быть введен в качестве ингибитора коррозии бензотриазол.

Наличие в моющем растворе в качестве этаноламина, моноэтаноламина в сочетании с ПАВ обеспечивает ускорение отмывки, высокую степень удаления труднорастворимых и прочносвязанных загрязнений, полное омыление жировых отложений и пассивацию металлов, что повышает их коррозионную стойкость, улучшает качество отмывки. Для обеспечения эмульгирующего и смачивающего действия применяется сочетание ионогенного ПАВ (сульфанол) и неионогенного ПАВ (оксиэтилированные синтетические жирные спирты, например синтанол ДС-10), смесь которых действует синергически и способствует уменьшению расходов как ПАВ, так и других активных компонентов моющего состава, позволяет получать стабильную эмульсию органических растворителей в воде.

Вода используется как дисперсионная среда состава, обеспечивает процесс растворения и смыва загрязнений.

Предельные значения концентраций компонентов в составе обоснованы экспериментально. Применение любого из указанных компонентов в концентрации ниже предельного значения не обеспечивает достаточного эффекта отмывки. Увеличение концентрации свыше предельных значений не приводит к улучшению моющих свойств, но удорожает состав.

Готовят состав путем механического перемешивания в части воды фосфата и силиката натрия до полного растворения с последующим добавлением моноэтаноламина, ПАВ, хлорированного углеводорода и углеводородного растворителя. Затем вводят недостающую часть воды и тщательно перемешивают. Перед употреблением состава его также перемешивают.

Разработанный состав оказался пригодным для отмывки широкого класса загрязнений, но особенно весьма эффективным при решении сложной проблемы отмывки вакуумных насосов и их деталей от органических, неорганических отложений, образующихся при разложении веществ и коррозии металла в процессе высокотемпературных и плазмохимических реакций.

Для сопоставления результатов отмывки при использовании состава [3] и предложенного проведены исследования по отмывке узлов вакуумного насоса, используемого при получении глубокого вакуума в условиях плазмохимического процесса, а также по отмывке элементов фильтра грубой очистки модели двигателя внутреннего сгорания.

В первом случае оценивалось время полной отмывки и расход состава. Во втором определяли очищающую способность моющих средств, выдерживая в них элемент фильтра при 20^оС 20 и 40 мин с последующими сушкой при 100^оС и взвешиванием деталей. Очищающая способность определялась отношением (в) массы удаленных загрязнений за 20 мин к массе удаленных загрязнений за 40 мин.

Результаты исследований приведены в таблице, где указаны количественные значения инградиентов в 1-5 примерах по предложенному составу и в примере 6 по прототипу. Из данных таблицы следует, что время отмывки узлов вакуумных насосов по предложенному составу не превышает 25 мин, в то время как по прототипу оно равно 49 мин, т.е. превышает вдвое. Расход предложенного состава также примерно в два раза меньше, что обусловлено лучшей моющей способностью предложенного состава и меньшей летучестью (снижено содержание хлорсодержащего растворителя).

Очищающая способность, определенная по указанной методике, у предложенного состава не ниже 99,2% в то время как у прототипа 98,1%
Эффективность моющего действия состава подтверждена при отмывке узлов вакуумных насосов, используемых в процессах травления алюминия, кремния, титан-вольфрама.

Использование: в моющих средствах, в частности в составах для отмывки металлов от прочносвязанных загрязнений. Сущность изобретения: в состав входят, мас. %: хлорированный углеводород 10 - 40; смесь скипидара с уайт-спиритом и/или бензином 10 -30; фосфат натрия 0,2 - 5; моноэтаноламин 0,1 - 10; силикат натрия 0,1 - 1; смесь оксиэтилированных синтетических жирных спиртов 0,05 - 2; сульфонол 0,05 - 2 и остальное вода. 1 табл.

СОСТАВ ДЛЯ ОТМЫВКИ МЕТАЛЛОВ ОТ ПРОЧНОСВЯЗАННЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ, содержащий хлорированный углеводород, углеводородный растворитель, неионогенное поверхностно-активное вещество, сульфонол и этаноламин, отличающийся тем, что в качестве углеводородного растворителя он содержит смесь скипидара с уайт-спиритом и/или бензином, в качестве неионогенного поверхностно-активного вещества смесь оксиэтилированных синтетических жирных спиртов, в качестве этаноламина моноэтаноламин и дополнительно фосфат натрия, силикат натрия и воду при следующем соотношении компонентов, мас.

Хлорированный углеводород 10 40
Смесь скипидара с уайт-спиритом и/или бензином 10 30
Фосфат натри 0,2 5,0
Моноэтаноламин 0,5 10,0
Силикат натрия 0,1 1,0
Смесь оксиэтилированных синтетических жирных спиртов 0,05 2,0
Сульфонол 0,05 2,0
Вода Остальное