МОЮЩЕЕ СРЕДСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ "ТЕХНОЧИСТ" Российский патент 2012 года по МПК C11D7/14 

Изобретение относится к области моющих составов, применяемых для промышленной очистки металлических поверхностей деталей оборудования, машин, резервуаров от различных видов загрязнений нефтепродуктами, смазками, маслами, с механическими примесями и шламом и без примесей, для очистки поверхностей от накипи, в труднодоступных местах, микротрещинах, поверхностях, поврежденных с потерей металла от окалины и коррозии.

Известно моющее средство для очистки емкостей и металлических поверхностей от нефти, нефтепродуктов и масел, описанное в патенте РФ №2171831, опубликованном в 1995 г., содержащее (в мас.%): водорастворимую соль щелочных металлов 50-94, неионогенное поверхностно-активное вещество 3-20, натриевую соль полиакриловой кислоты, модифицированную эфирными группами, 1-8, ингибитор коррозии 0,5-15, диспергатор 1-5, пеногаситель 0,1-1, вода - остальное.

Недостатками указанного моющего средства являются недостаточная экологичность средства, высокая температура водного раствора для отмывки, которую надо поддерживать в процессе мойки, что невозможно, недостаточная степень отмывки поверхности от накипи, от окалины и коррозии в труднодоступных местах, микротрещинах, поверхностях, поврежденных с потерей металла, то есть данное моющее средство обладает низкими эксплуатационными характеристиками при использовании его в промышленных целях.

Известно моющее средство, описанное в заявке на изобретение РФ №2000125411, опубликованной 10.03.2000 г., содержащее каустическую соду, триполифосфат натрия, кальцинированную соду, метасиликат натрия, оксиэтилированный моноалкилфенол на основе тримеров пропилена, содержащий в молекуле 12 моль окисиэтилена, оксиэтилированный моноалкилфенол на основе тримеров попилена, содержащий в молекуле 6 моль окисиэтилена при следующем соотношении компонентов (в мас.%): каустическая сода 0,9-3,3, триполифосфат натрия 0,72-2,64, кальцинированная сода 2,82-10,34, метасиликат натрия 0,6-2,2, оксиэтилированный моноалкилфенол на основе тримеров пропилена, содержащий в молекуле 12 моль окисиэтилена, 0,024-0,088, оксиэтилированный моноалкилфенол на основе тримеров пропилена, содержащий в молекуле 6 моль окисиэтилена, 0,036-0,132, тринатрийфосфат 0,84-3,08, полиоксиэтиленгликолевые эфиры синтетических первичных высших жирных спиртов фракции C₁₆-C₂₀ 0,06-0,22, вода остальное. Рабочая температура раствора 50-80°С.

Недостатками указанного моющего средства являются недостаточная экологичность средства, высокая температура водного раствора для отмывки, которую надо поддерживать в процессе мойки, что невозможно, кроме того, недостаточная эффективность при очистке металлических поверхностей от загрязнений в труднодоступных местах и микротрещинах, в местах окалины и коррозии, недостаточная антикоррозийная защита очищаемой поверхности, вследствие чего внешний вид металлической поверхности не производит достаточно чистого впечатления и очень быстро происходит повторное осаждение загрязнений на очищаемой поверхности, особенно в местах окалины и коррозии, даже в процессе непосредственной очистки, то есть данное моющее средство обладает низкими эксплуатационными характеристиками при использовании его в промышленных целях.

Известно моющее средство, описанное в патенте на изобретение РФ №2247770, опубликованном 10.03.2005 г. Моющее средство для очистки металлических поверхностей, описанное в патенте, содержит обезжиривающую композицию и воду, в качестве обезжиривающей композиции оно содержит композицию пероксисольват карбоната натрия NaCO₃·1,5H₂O₂ и кремнефтористый натрий Na₂SiF₆, при следующем соотношении компонентов, мас.%: пероксисольват карбоната натрия NaCO₃·1,5H₂O₂ - 2,0-3,5, кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ - 2,0-3,5, вода остальное.

Данное моющее средство экологично и обеспечивает отмывку металлических поверхностей от загрязнений при температуре 20-22°С.

Недостатками указанного моющего средства являются недостаточная эффективность при очистке металлических поверхностей от загрязнений в труднодоступных местах и микротрещинах, в местах окалины и коррозии, недостаточная эффективность при очистке металлических поверхностей от окалины и коррозии, недостаточная антикоррозийная защита очищаемой поверхности, вследствие чего внешний вид металлической поверхности не производит достаточно чистого впечатления и очень быстро происходит повторное осаждение загрязнений на очищаемой поверхности, особенно в местах окалины и коррозии, даже в процессе непосредственной очистки, то есть данное моющее средство обладает низкими эксплуатационными характеристиками при использовании его в промышленных целях.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является патент на изобретение РФ №2387706, опубликованный 27.04.2010 г. Моющее средство для очистки металлических поверхностей, описанное в патенте, содержит обезжиривающую композицию пероксисольват карбоната натрия NaCO₃·1,5H₂O₂ и кремнефтористый натрий Na₂SiF₆, ингибитор коррозии - хромат калия K₂CrO₄, воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%: пероксисольват карбоната натрия NaCO₃·1,5H₂O₂ - 5,0-8,0, кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ - 2,0-3,5, K₂CrO₄ - 3,0-4,5, вода остальное.

Моющее средство для очистки металлических поверхностей, описанное в патенте, обладает низкой температурой водного раствора, с высокой очищающей способностью от загрязнений в труднодоступных местах и микротрещинах, в местах окалины и коррозии.

Недостатками указанного моющего средства являются недостаточная экологичность средства из-за применения в качестве ингибитора коррозии хромата калия K₂CrO₄; недостаточная степень отмывки поверхности при температурах ниже 20°С; недостаточный срок нахождения очищенной поверхности в чистом состоянии от коррозии и окалины.

Задачей изобретения является создание нового моющего средства для очистки металлических поверхностей «ТехноЧист», с высокими эксплуатационными характеристиками при использовании его в промышленных целях: экологичного средства; с высокими очищающими характеристиками при температурах ниже 20°С; с высоким сроком нахождения очищенной поверхности в чистом состоянии от коррозии и окалины.

Техническая задача решается созданием моющего средства для очистки металлических поверхностей, содержащего обезжиривающую композицию пероксисольват карбоната натрия NaCO₃·1,5H₂O₂ и кремнефтористый натрий Na₂SiF₆, ингибитор коррозии и воду, согласно изобретению, в качестве ингибитора коррозии содержит метасиликат натрия Na₂SiO₃ при следующем соотношении компонентов, мас.%: пероксисольват карбоната натрия NaCO₃·1,5H₂O₂ - 4,0-7,0, кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ - 2,0-3,5, метасиликат натрия Na₂SiO₃ - 2,0-4,5, вода остальное.

За счет того что моющее средство для очистки металлической поверхности «ТехноЧист» содержит метасиликат натрия Na₂SiO₃ при следующем соотношении компонентов, мас.%: пероксисольват карбоната натрия NaCO₃·1,5H₂O₂ - 4,0-7,0, кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ - 2,0-3,5, метасиликат натрия Na₂SiO₃ - 2,0-4,5, вода остальное, получают моющее средство для очистки металлических поверхностей, с высокими эксплуатационными характеристиками при использовании его в промышленных целях: экологичного средства; с высокими очищающими характеристиками при температурах ниже 20°С; с высоким сроком нахождения очищенной поверхности в чистом состоянии от коррозии и окалины.

На дату подачи заявки, по мнению авторов и заявителя, заявляемое моющее средство неизвестно и данное решение обладает новизной.

Заявляемая совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, которое позволяет получить технический результат.

Действие вводимого вещества в виде пероксисольвата карбоната натрия NaCO₃·1,5H₂O₂ (перекись водорода) состоит в том, что при попадании в воду перекись водорода разлагается по уравнению:

Na₂CO₃·l,5H₂O₂ ^→Na2CO₃+1,5H₂O₂

2H₂O₂ ^→2H₂O+O₂ ^↑,

и образующийся кислород в водном растворе создает эффект кавитации, в связи с чем достигается эффект отмывки при низких температурах, в то же время перекись водорода является стимулятором коррозии и добавление ингибитора коррозии метасиликата натрия Na₂SiO₃ - 2,0-4,5, нейтрализует это действие и ингибирует процесс коррозии, усиливает антикоррозионные свойства соединения, очищая поверхность от различных загрязнений, в то же время очищает поверхность и микротрещины от накипи, окалины и коррозии, не дает возможностей развиваться далее окалине и коррозии, затягивает «раны» трещин, вместе с окалиной и коррозией убирая остатки загрязнений с поверхности и из труднодоступных мест, при этом сохраняя очищенную поверхность от коррозии и окалины до 30 дней.

Использование в качестве ингибитора коррозии метасиликата натрия Na₂SiO₃, менее токсичного в сравнении с прототипом, где используется хромат калия K₂CrO₄, улучшает экологические свойства моющего средства.

Действие вводимого вещества в виде кремнефтористого натрия Na₂SiF₆ заключается в том, что при использовании водного раствора средства образуется щелочная среда, в которой кремнефтористый натрий диссоциирует на ионы с образованием F^-. Фторид-ион в растворах гидролизуется и способен к образованию многочисленных устойчивых фторидных комплексов различных металлов. Выделение пузырьков кислорода (эффект кавитации, в связи с чем достигается эффект отмывки при низких температурах) способствует разрыхлению загрязнений на поверхности металла. Минеральные вещества уменьшают поверхностное натяжение нефтепродуктов на поверхности металла, образовавшийся в результате гидролиза кремнефторида SiO₂ адсорбирует нефтепродукты с отмываемой поверхности. Образовавшиеся малорастворимые комплексные соединения фтора с металлом в монослое удаляются в процессе мытья. Таким образом, достигается повышение экологичности средства за счет образования малорастворимых фторидных комплексов металлов и сорбции нефтепродуктов на SiO₂, образующемся при гидролизе кремнефторида.

Отработанный моющий раствор используется в качестве воды затворения при производстве строительных материалов как замедлитель твердения и кислотоупорный агент.

Оптимальное содержание в смеси с водой пероксисольвата карбоната натрия NaCO₃·1,5H₂O₂ в количестве 4,0-7,0, кремнефтористого натрия Na₂SiF₆ в количестве 2,0-3,5, ингибитора коррозии метасиликата натрия NaSiO₃ - 2,0-4,5, при выходе за пределы улучшения моющих свойств не происходит.

Применение ингибитора коррозии метасиликата натрия Na₂SiO₃ - 2,0-4,5, в вышеуказанной комбинации и в вышеуказанных количествах позволило добиться в сравнении с прототипом достаточной экологичности средства; достаточной степени отмывки поверхности при температурах ниже 20°С (15-20°С); достаточного срока нахождения очищенной поверхности в чистом состоянии от коррозии и окалины.

Учитывая вышеизложенное, можно сделать вывод, что предлагаемый состав моющего средства для очистки металлической поверхности явным образом не следует из уровня техники и вся совокупность существенных признаков проявляет новое свойство, позволяющее достигнуть указанного технического результата, то есть изобретение соответствует критерию охраноспособности "изобретательский уровень".

Заявляемое изобретение соответствует критерию "промышленная применимость", так как оно может быть использовано в народном хозяйстве при очистке металлических поверхностей от различных видов загрязнений нефтепродуктами, смазками, маслами, с механическими примесями и шламом и без примесей, для очистки поверхностей от накипи, в труднодоступных местах, микротрещинах, поверхностях, поврежденных с потерей металла от окалины и коррозии.

Пример 1

Технологическая схема производства моющего средства для очистки металлических поверхностей состоит их следующих стадий:

1. Дозируют пероксисольват карбоната натрия NaCO₃·1,5H₂O₂ - 4,0.

2. Дозируют кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ - 2,0.

3. Дозируют метасиликат натрия Na₂SiO₃ - 2,0.

4. Все компоненты перемешивают в смесителе в присутствии воды - 92,0 в течение 3 мин.

5. Измеряют температуру смеси. Она должна составить не менее 15-20°С.

Пример 2

Технологическая схема производства моющего средства для очистки металлических поверхностей состоит их следующих стадий:

1. Дозируют пероксисольват карбоната натрия NaCO₃·1,5H₂O₂ - 7,0.

2. Дозируют кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ - 3,5.

3. Дозируют метасиликат натрия Na₂SiO₃ - 4,5.

4. Все компоненты перемешивают в смесителе в присутствии воды - 85,0 в течение 3 мин.

5. Измеряют температуру смеси. Она должна составить не менее 15-20°С.

Пример 3

Технологическая схема производства моющего средства для очистки металлических поверхностей состоит их следующих стадий:

1. Дозируют пероксисольват карбоната натрия NaCO₃·1,5H₂O₂ - 5,5.

2. Дозируют кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ - 2,75.

3. Дозируют метасиликат натрия Na₂SiO₃ - 3,25.

4. Все компоненты перемешивают в смесителе в присутствии воды - 88,5 в течение 3 мин.

5. Измеряют температуру смеси. Она должна составить не менее 15-20°С.

Испытания моющей способности состава производили для заявляемого моющего средства при концентрации рабочего раствора 15, 25, 35 г/л и температуре 15-20°С. Качество очистки загрязненной поверхности следует определять весовым методом (Козлов Ю.С. Очистка изделий в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1982. - 261 с.) на весах не ниже 2-го класса. См. таблицу 1 из акта испытаний, рекомендуемая концентрация - 25 г/л.

Концентрации рабочего раствора 15 г/л не дает достаточной степени очистки от окалины, коррозии и загрязнений, концентрации рабочего раствора 35 г/л дает степень очистки, одинаковую с концентрацией рабочего раствора 25 г/л, при большем расходе моющего средства. Следовательно, рекомендуемая концентрация - 25 г/л.

При использовании весового метода качество очистки металлической поверхности определяют в процентном отношении массы удаленных загрязнений к массе исходных значений:

где q₁ - масса загрязненного образца, мг;

q₂ - масса образца, подвергнутого очистке, мг;

q₃ - масса чистого образца, мг.

Моющая способность, очищающая от оксидов и коррозии способность (далее моющая способность), определялась весовым методом, сущность которого заключается в определении отмываемости загрязнений, оксидов, следов коррозии с поверхности образцов. Мойку образцов осуществляют на лабораторной моечной установке методом окунания с возбуждением моющего раствора при помощи мешалки, имеющей постоянное число оборотов, равное 3000 об/мин. Общая концентрация моющих средств в рабочем растворе составляет 25 г/л (т.е. рабочий раствор 0,25%-ной концентрации), температура мойки от 15 до 20°С. Для испытаний берут два одинаковых образца №1 и №2, выполненных из стали марки Ст-3 со следами оксидов и коррозии визуально определимыми, промывают их проточной водой, ацетоном, высушивают и взвешивают на аналитических весах. Далее на образец №1 наносят загрязнения с реальных объектов нефтедобычи (насосно-компрессорные трубы, элементы погружных насосов и т.п.) путем окунания в расплав или загрязняют поверхность образца графитовой смазкой. Загрязненный образец №1 охлаждают до температуры 15°С, взвешивают и помещают в моечную машину, где моют в течение 3 минут при температуре 15°С. После мойки образец №1 высушивают на воздухе до постоянной массы. Моющую способность определяют как отношение массы загрязнений, смытых с поверхности испытуемого образца №1, к общей массе загрязнений, находящихся на его поверхности до мойки, выраженное в процентах. Моющую способность определяли при различной температуре рабочего раствора, а также при различной минерализации воды, используемой для приготовления рабочего раствора (с низкой степенью минерализации 4,5 промилле и с высокой степенью минерализации 45 промилле, которую получали растворением естественной морской соли в заданном количестве дистиллированной воды). Очищающую способность от оксидов и коррозии определяют, визуально сравнивая образец №1 с образцом №2, который не подвергался мойке.

Кроме того, для определения антикоррозийной способности заявляемого моющего средства, образец №1, вымытый заявляемым средством, и образец №2 с прежними следами оксидов и коррозии оставляют под воздействием внешней среды и ежедневного смачивания водой на 30 дней. На образце №1 следов оксидов и коррозии к концу 30 суток не появилось, на образце №2 площадь, покрытая оксидами и коррозией, увеличилась в 1,5 раза.

Кроме того, испытания моющей способности состава производили для моющего средства прототипа при концентрации рабочего раствора 25 г/л и температуре 15°С.

Для испытаний брали образец №3, выполненный из стали марки Ст-3 со следами оксидов и коррозии визуально определимыми, далее проводили все те же операции, что и с образцом №1. Очищающую способность от оксидов и коррозии определяли визуально, сравнивая образец №3 с образцом №2, который не подвергался мойке.

Кроме того, для определения антикоррозийной способности заявляемого моющего средства, образец №3, вымытый средством прототипа, оставляли под воздействием внешней среды и ежедневного смачивания водой на 30 дней. На образце №3 следы оксидов и коррозии появились к концу 10 суток.

Результаты испытаний занесены в таблицу.

Анализ данных таблицы показывает, что заявляемое моющее средство для очистки металлических поверхностей «ТехноЧист» обладает высокими эксплуатационными характеристиками при использовании его в промышленных целях: экологичного средства; с высокими очищающими характеристиками при температурах 15-20°С; с высоким сроком нахождения очищенной поверхности в чистом состоянии от коррозии и окалины до 30 суток, за счет того что моющее средство для очистки металлической поверхности дополнительно содержит ингибитор коррозии - метасиликат натрия Na₂SiO₃ при следующем соотношении компонентов, мас.%: пероксисольват карбоната натрия NaCO₃·1,5H₂O₂ - 5,0-8,0, кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ - 2,0-3,5, метасиликат натрия Na₂SiO₃ - 2,0-4,5, вода остальное.

Кроме того, моющее средство для очистки металлических поверхностей «ТехноЧист» в сравнении с моющим средством (прототипом) при температуре 15°С имеет более высокие показатели в сравнении с теми показателями, которые были у моющего средства (прототипа) при температуре 20°С.

Изобретение относится к области моющих составов, применяемых для промышленной очистки металлических поверхностей деталей оборудования, машин, резервуаров от различных видов загрязнений нефтепродуктами, смазками, маслами, с механическими примесями и шламом и без примесей, для очистки поверхностей от накипи, в труднодоступных местах, микротрещинах, поверхностях, поврежденных с потерей металла от окалины и коррозии. Моющее средство для очистки металлической поверхности содержит, мас.%: пероксисольват карбоната натрия NaСО₃·1,5Н₂O₂ - 4,0-7,0, кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ - 2,0-3,5, метасиликат натрия Na₂SiO₃ - 2,0-4,5, вода остальное. Технический результат - создание экологичного моющего средства для очистки металлических поверхностей, обладающего высокими эксплуатационными характеристиками при использовании его в промышленных целях с высокой очищающей способностью при температурах 15-20°С; с высоким сроком нахождения очищенной поверхности в чистом состоянии от коррозии и окалины до 30 суток. 1 табл.

Моющее средство для очистки металлической поверхности, содержащее обезжиривающую композицию пероксисольват карбоната натрия Na₂СО₃·1,5Н₂O₂ и кремнефтористый натрий Na₂SiF₆, ингибитор коррозии и воду, отличающееся тем, что, в качестве ингибитора коррозии содержит метасиликат натрия Na₂SiO₃ - 2,0-4,5 при следующем соотношении компонентов, мас.%: пероксисольват карбоната натрия Na₂СО₃·1,5Н₂O₂ - 4,0-7,0, кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ - 2,0-3,5, Na₂SiO₃ - 2,0-4,5, вода - остальное.