МОЮЩЕЕ СРЕДСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ТВЕРДЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ Российский патент 2016 года по МПК C11D3/02 C11D3/30 C11D3/08 C11D1/02 

Изобретение относится к химической обработке поверхности изделий, в частности к растворам для очистки пресс-форм от нагара резин, образующегося при вулканизации резино-технических изделий из резины на основе натурального и синтетического каучуков, и может быть использовано в различных отраслях для очистки поверхности дерева и пластика.

Известны водные растворы для очистки пресс-форм от нагара резины, включающие щелочь, поверхностно-активное вещество и ингибирующую добавку (RU 1705413, опубл. 15.01.1992, RU 2005773, опубл. 15.01.1995, RU 2080413, опубл. 27.05.1997).

Недостаток известных растворов заключается в агрессивности их к материалу, из которого изготовлены пресс-формы при температуре 50-80°С, вызывающей растравление не только нагара резины, но и поверхности самой пресс-формы.

Известен моющий состав, содержащий анионные поверхностно-активные вещества типа сульфоната и/или сульфата и воду, причем компоненты состава взяты в следующем соотношении, вес. %: аморфный силикат щелочного металла - 15-80, анионные поверхностно-активные вещества - 0,5-30, вода - остальное, при этом мольное соотношение M₂O (где M означает щелочной металл) и SiO₂ в силикате составляет 1:1,5-1:3,3. Состав может быть обработан жидкими компонентами, представляющими собой компоненты моющих средств или детергентов, в частности неионогенными поверхностно-активными веществами (RU 2168542, опубл. 09.01.1996).

Недостатками этого средства являются низкая моющая способность, особенно при повторном использовании, которое невозможно без разделения водного и углеродного слоев с помощью громоздких отстойников и флотаторов, а также короткий срок хранения из-за активного изменения химических и физических свойств во времени.

Известно также моющее средство, содержащее, мас. %: анионоактивное поверхностно-активное вещество - 5-18, неионогенное поверхностно-активное вещество - 2-7, триполифосфат натрия - 10-30, жидкое стекло - 1-8, оптический отбеливатель - 0,1-0,5, отдушка - 0,1-0,5, сополимер метакриловой кислоты и бутилметакрилата с нейтрализованными аммиаком карбоксильными группами - 0,5-5,0, неорганические и органические добавки, включающие перборат натрия, сульфат натрия, кальцинированную соду и карбоксиметилцеллюлозу - 25-30, вода - до 100 (RU №1509398, опубл. 23.09.1989).

Недостатком этого моющего средства также является низкая моющая способность, особенно при повторном использовании, так как оно хорошо растворяется в нефтепродуктах: от 3-5% в светлых видах топлива и до 20% и более в мазутах. При этом в водной среде, при ее достаточной щелочности, может оставаться в стабильно-эмульгированном состоянии до 10% углеводородов и их производных. Его недостатком является короткий срок хранения из-за активного изменения химических и физических свойств во времени, кроме того, не обеспечена сохранность изделий, подвергаемых чистке.

Известен состав для отмывки металлических поверхностей от прочносвязанных загрязнений, содержащий хлорированный углеводород, углеводородный растворитель, неионогенное поверхностно-активное вещество (ПАВ) сульфонол и этаноламин, 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 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 вода - остальное (RU №2036963, опубл. 09.06.1995).

Недостатком этого моющего средства является низкая моющая способность, снижающаяся при повторном использовании.

Указанные известные моющие составы, применяемые в водных растворах, образуют устойчивые стабильные эмульсии, которые можно разделить путем увеличения времени, температуры обработки поверхности и щелочности растворов, однако это приводит к увеличению потребления энергоресурсов и вредной нагрузке на окружающую среду.

Наиболее близким моющим средством для металлических поверхностей от нагара и органических соединений является моющее средство, содержащее анионоактивное и неионогенное ПАВ, органический растворитель, едкий натр, трилон Б, краситель и воду, причем в качестве органического растворителя оно содержит бутилцеллозольв, в качестве красителя - тимолфталеин, в качестве анионоактивного поверхностно-активного вещества - N-метилпирролидон, а в качестве неионогенного поверхностно-активного вещества - одно вещество из группы, включающей синтанол и неонол (RU 2306330, опубл. 20.09.2007 - прототип).

Указанные компоненты моющее средство содержит при следующем объемном содержании, %:

N-метилпирролидон 1-10 синтанол или неонол 1-20 бутилцеллозольв 1-16 едкий натр   (в пересчете на чистое активное вещество) 1-9 трилон Б 0,4-0,6 тимолфталеин 0,04-0,06 вода остальное

Свойства моющего средства определяются ингредиентами, входящими в его состав. Вышеперечисленные компоненты обеспечивают предлагаемому средству высокие чистящие и моющие свойства, сохраняющиеся при неоднократном повторном использовании, при этом физические и химические свойства состава при его хранении не меняются в течение 12 месяцев.

Указанный состав имеет ограниченное применение и эффективен только при отмывке тяжелых загрязнений нефтепродуктов, например закоксовавшегося масла, мазута и др., с поверхности деталей различного оборудования, однако малоэффективен при очистке металлической поверхности оборудования от нагара органического происхождения, поверхности дерева и пластика.

Технической задачей изобретения является создание эффективного универсального моющего средства и расширение ассортимента моющих средств для различных поверхностей.

Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, заключается в расширении диапазона смываемых загрязнений с поверхностей различного происхождения, в повышении моющей способности состава моющего средства, сохраняемой при повторном его использовании.

Сущность изобретения состоит в том, что предлагаемое моющее средство содержит едкий калий, трилон Б, целлозольв, ПАВ, воду и дополнительно метасиликат щелочного металла и этаноламин при следующем объемном содержании ингредиентов:

едкий калий 5,0-30,0 трилон Б 5,0-6,0 целлозольв 2,0-4,0 ПАВ 1,5-2,0 метасиликат щелочного металла 8,0-15,0 этаноламин 2,0-5,0 вода остальное

причем в качестве целлозольва оно содержит бутилцеллозольв либо этилцеллозольв, в качестве ПАВ - сульфонол, в качестве этаноламина-моноэтаноламин либо триэтаноламин, в качестве метасиликата щелочного металла - метасиликат натрия либо метасиликат калия.

Входящий в состав предлагаемого моющего средства едкий калий (химическая формула КОН, бесцветные кристаллы, обеспечивающие усиление моющего действия, кроме того, размягчающие и разрыхляющие поверхность), соответствует ГОСТ - 24363-80.

В качестве комплексообразователя, обеспечивающего совместимость используемых компонентов, в состав средства входит ионкоагулянт трилон Б. Химическая формула: C₁₀H₁₄N₂Na₂O₈*2H₂O (этилендиамин тетрауксусной кислоты динатриевая соль). Внешний вид: белый кристаллический порошок. Его действие основано на "извлечении" ионов металла (причем независимо от валентности металла) из нерастворимых солей металлов и замещении их на ионы натрия, почти все соли которого растворимы в воде. 1 молекула трилона Б реагирует с 1 молекулой металла. Трилон Б не является окислителем и не взаимодействует с металлами (находящимися в нулевой степени окисления). Трилон Б соответствует ГОСТ 10652.

В качестве анионного поверхностно-активного вещества в состав средства входит сульфонол - алкилбензолсульфонат, смесь изомеров натриевых солей алкилбензолсульфокислот с общей формулой C₆H₄NaO₃S, где R - радикал, соответствующий общей формуле C_nH_2n+₁, где n=14-18. Используемый сульфонол изготавливается по ТУ 2481-135-07510508-2007 и представляет собой бесцветную жидкость, растворимую в воде и всех органических растворителях. Способствует понижению поверхностному и межфазному натяжению.

В качестве органического растворителя, также обеспечивающего совместимость используемых компонентов, в состав средства входит бутилцеллозольв - простой моноэфир этиленгликоля, имеющий формулу: С₄Н₉ОСН₂СН₂ОН, изготавливается по ТУ 6-01-646-84, либо этилцеллозольв.

Этилцеллозольв - моноэтиловый эфир этиленгликоля, имеющий формулу: СН₅ОС₂Н₄ОН, способствует растворению жировых загрязнений, хорошо растворим в воде. Изготавливается по ГОСТ 8313-88.

Входящий в состав предлагаемого чистящего средства метасиликат щелочного металла Na₂OSiO₂ соответствует ТУ 2145-001-52257004 2002, ГОСТ 13079-93, способствует повышению антикоррозионного воздействия на очищаемую металлическую поверхность.

Этаноламин соответствует ТУ 2423-168-00203335-2007.

Вода питьевая по ГОСТ Ρ 51593.

Предлагаемый моющий раствор готовят согласно содержанию указанных компонентов по ТУ 2383-003-54330351-2015 следующим образом: едкий калий предварительно растворяют в воде и в полученный раствор при постоянном перемешивании и охлаждении вливают трилон Б и метасиликат и, не прекращая перемешивания, добавляют остальные компоненты.

Полученный моющий состав представляет собой жидкий продукт от светло-желтого до светло-коричневого цвета, растворим в воде, в спиртах в любом соотношении, образуя при этом слабощелочные растворы.

Для отмывания твердых поверхностей различного происхождения используют (в зависимости от степени загрязнения и самой поверхности) как концентрированный, так и 10%-ый раствор.

Очищаемое изделие погружают в приготовленный раствор (температура раствора 60°С) на 30-40 минут, после чего вынимают, промывают водой.

Либо полученный концентрированный раствор наносят на разогретое до 110-130°С изделие (или на поверхность изделия). Выдерживают 15-20 минут. Затем смывают водой.

Вышеперечисленные компоненты обеспечивают предлагаемому чистящему средству высокие чистящие, моющие свойства.

Моющую способность предлагаемого средства определяют по методике ОСТ 6-15-1662-90 (по ТУ 2389-003-54330351-2015).

Метод основан на гравиметрическом определении массы удаленного искусственного загрязнения за определенное время (ГОСТ 16-523 марки 08 КП).

Пластины из стали размером 30*60 мм помещают в баки с испытуемым раствором и встряхивают на вибромашине в течение 10 мин при 28-32°С. После встряхивания промывают дистиллированной водой.

Эффективность моющего действия оценивали по величине X, %, рассчитаной по формуле:

где

X - степень очистки, %;

Р₀ - масса пластины после испытания с остаточным загрязнителем, г;

P₁ - масса пластины с загрязнителем, г;

Р₂ - масса очищенной, обезжиренной пластинки, г.

Предельные значения содержания компонентов в составе предлагаемого моющего средства обоснованы экспериментально.

Установлено, что при значении содержания компонентов меньше нижних пределов резко снижается моющая способность предлагаемого средства, а при значении содержания выше верхних пределов не происходит дальнейшего увеличения моющих и чистящих свойств, но удорожается средство.

Существенным отличием предлагаемого моющего средства от прототипа является наличие в его составе метасиликата щелочного металла и этаноламина при следующем содержании ингредиентов, об. %:

едкий калий (в пересчете на активное вещество) 5,0-30,0 трилон Б 5,0-6,0 анионное ПАВ 1,5-2,0 целлозольв 2,0-4,0 метасиликат щелочного металла 8,0-15,0 этаноламин 2,0-5,0 вода остальное

причем в качестве целлозольва средство содержит этилцеллозольв либо бутилцеллозольв, в качестве анионного ПАВ средство содержит сульфонол, в качестве метасиликата щелочного металла - метасиликат калия либо метасиликат натрия, в качестве этаноламина - моноэтаноламин либо триэтаноламин.

Сочетание ингредиентов моющего состава в заявляемых пределах позволило получить синергический эффект, заключающийся в том, что сочетание обеспечивает достаточно полное разделение водной и углеродной сред. После разделения слоев коагулянты и флокулянты не удаляются с углеводородным слоем, а остаются в водном растворе, сохраняя свою эффективность, что позволяет направлять очищенное средство не на регенерацию или сброс, а в рецикл для дальнейшего (повторного) использования.

При отмывке поверхностей от различного вида загрязнений за счет малого поверхностного натяжения данного средства оно проникает между слоем загрязнения и отмываемой поверхностью, создавая расклинивающий эффект. Моющая способность предлагаемого средства, равная свыше 90%, не теряется со временем, а в случае замерзания концентрата средство восстанавливает свои моющие способности после размораживания.

Кроме того, установлено, что оставшаяся пленка на металлической поверхности после обработки металлической поверхности предлагаемым водным раствором обладает антикоррозийной способностью, что позволяет исключить операцию по дополнительной защите отмываемых металлических поверхностей.

Промышленная применимость предлагаемого моющего чистящего раствора подтверждена примерами.

Пример 1.

В реактор, снабженный мешалкой, в определенной последовательности загружают компоненты (об.%): KOH - 20, трилон Б - 5, сульфонол - 1,5, этилцеллозольв - 2,0, метасиликат натрия - 8,0, триэтаноламин - 2,0, вода остальное, и при 40,0°С ведут перемешивание до получения однородной массы.

50-100 мл полученного состава растворяют в 1 л теплой воды и равномерно наносят на обрабатываемую поверхность металлической пластины или погружают обрабатываемое изделие в раствор. Сильные загрязнения могут быть предварительно замочены неразбавленным средством. Через 3-30 минут изделие обильно промывают водой с применением механического (щетка) или гидравлического воздействия (особенно при обработке промышленного оборудования). Чистящая способность данного состава 90-92%.

Остальные результаты испытаний предложенного моющего чистящего раствора для очистки пресс-форм представлены в таблице.

Изобретение относится к химической обработке поверхностей и изделий из металла, дерева и пластика и может быть использовано, в частности, в резиновой промышленности для очистки пресс-форм от нагара резин, образующегося при вулканизации резинотехнических изделий из резины на основе натурального и синтетического каучуков. Предлагаемое моющее средство для очистки твердых поверхностей состоит из следующих компонентов, об. %: едкий калий (в пересчете на активное вещество) - 5,0-30,0, трилон Б - 5,0-6,0, целлозольв - 2,0-4,0, поверхностно-активное вещество - 1,5-2,0, метасиликат щелочного металла - 8,0-15,0 этаноламин - 2,0-5,0, вода остальное. Технический результат - создание универсального моющего средства с высокой степенью очистки, расширение ассортимента моющих средств для различных поверхностей. 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

1. Моющее средство для очистки твердых поверхностей от органических загрязнений, включающее едкий калий, трилон Б, целлозольв, поверхностно-активное вещество и воду, отличающееся тем, что средство дополнительно содержит метасиликат щелочного металла и этаноламин при следующем содержании ингредиентов, об. %:
едкий калий (в пересчете на активное вещество) 5,0-30,0 трилон Б 5,0-6,0 целлозольв 2,0-4,0 поверхностно-активное вещество 1,5-2,0 метасиликат щелочного металла 8,0-15,0 этаноламин 2,0-5,0 вода остальное

2. Моющее средство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве целлозольва оно содержит бутилцеллозольв либо этилцеллозольв.

3. Моющее средство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве поверхностно-активного вещества оно содержит сульфонол.

4. Моющее средство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве этаноламина оно содержит моноэтаноламин либо триэтаноламин.

5. Моющее средство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве метасиликата щелочного металла оно содержит метасиликат калия либо метасиликат натрия.