DE19712401C1 - Verfahren zum Reinigen und/oder Entfetten von metallischen Formstücken - Google Patents
Verfahren zum Reinigen und/oder Entfetten von metallischen FormstückenInfo
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Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Entfettung
und/oder Reinigung von metallischen Formstücken wie Drähten,
Blechen und/oder Folien, insbesondere aus Aluminium oder Kupfer,
in Gegenwart von Ultraschall.
Es ist bekannt, daß zur Entfettung respektive Reinigung metalli
scher Formstücke insbesondere Drähten Blechen und/oder Folien
Reinigungsmittel in flüssiger, pastöser oder fester Form einge
setzt werden, die in der Regel aus mehreren Komponenten zusam
mengesetzt sind und teilweise gegen Korrosion schützen.
Die verwendeten Reinigungsmittel können eingeteilt werden in
solche, die in wäßriger Phase lösend und/oder emulgierend
und/oder dispergierend wirken und in solche, bei deren Einsatz
die metallische Oberfläche vorwiegend mechanisch gereinigt wird
(Reinigungspulver, Tücher).
In den Metallreinigungsmitteln können beispielsweise enthalten
sein:
- - organische Lösungsmittel (Fluorchloralkane, Tri- und Perchlor ethylen, Alkohole, Benetzungsmittel)
- - anorganische fettemulgierende Stoffe (Laugen, Natriumcarbonat, Natrium- und Kaliumsilicate, Phosphate)
- - Ammoniak, Tenside, Emulgatoren und Dispergiermittel wie bei spielsweise Alkyl- und Arylsulfonate, Fettamin-, Fettsäure-, Alkylaryl -Polyglykolether, Seifen, Fettalkoholsulfate
- - oxidlösende Beizmittel wie Phosphorsäure, Oxalsäure und Oxa late, Citronensäure und Citrate, Weinsäure und Tartrate, Hydrogensulfate
- - Stoffe mit hohem Kriechvermögen zur Unterwanderung von Rost schichten wie Mineral- und Siliconöle
- - Korrosionsschutzmittel wie Ortho- oder Polyphosphate, Amine, stickstoffhaltige Kondensationsprodukte
- - Adsorbentien zur Adsorption der Verunreinigungen wie bei spielsweise Bentonit, Kaolin, Kieselgur
- - Scheuermittel (Schmirgel, Poliertonerde, Kieselgur, Calcium- oder Magnesiumcarbonat)
- - Verdickungsmittel wie Dextrin, Vaseline, Ceresin, Wachse, Methylzellulose.
Außerdem kann die Reinigung von metallischen Oberflächen auf
elektolytischem Weg erfolgen. Bei diesem Reinigungsverfahren
wird das zu reinigende metallische Formstück als Kathode oder
Anode geschaltet. Die einsetzende Gasbildung an der Oberfläche
verstärkt den Reinigungseffekt.
Weiterhin bekannt ist, daß bei schwer entfernbaren Verschmutzun
gen wie harzartigen oder verkokten Ziehmittelrückständen, zu
sätzlich Ultraschall eingesetzt wird.
Nachteilig für die betreffenden Reinigungsverfahren ist, daß die
von der metallischen Oberfläche abgelösten Verbindungen wie Fet
te, Öle, Ziehmittelrückstände und dergleichen in der wäßrigen
Reinigungslösung angereichert werden und zu einer hohen organi
schen bzw. CSB-Fracht im Prozeßwasser rühren.
Auch die bei der Bestrahlung mit Ultraschall infolge Blasenim
plosion entstehenden hochreaktiven Wasserstoffatome und
Hydroxylradikale führen nur zu einem unzureichendem Abbau der im
Wasser enthaltenen organischen Substanzen. Dadurch bedingt sind
die Reinigungslösungen bereits nach einigen Tagen verbraucht und
es fallen Abwässer an, die sowohl der biologischen Abwasserrei
nigung wie chemisch-physikalischen Reinigungsverfahren nur
schwer oder überhaupt nicht zugänglich sind.
Die Reinigungswirkung läßt unter den gegebenen Bedingungen mit
steigender Konzentration der von der Metalloberfläche abgelösten
Verbindungen in der Reinigungslösung nach, so daß eine hohen
Qualitätsanforderungen entsprechende Oberflächenreinheit nicht,
oder nur mit erhöhten Spülwassermengen gewährleistet werden
kann.
Gerade bei der Reinigung von Aluminium- oder Kupferdrähten in
Kombination mit Ultraschall verbieten sich bestimmte Reinigungs
mittel, die sich aggressiv gegenüber dem Werkstoff verhalten [C.
Zentgraf, P. Terliesner, W. Bohnack: Draht 47 (1996) 10, S. 500-501].
Durch die DE-C 6 14 352 ist ein Verfahren zur Beseitigung eines
unangenehmen Geruches und Geschmacks an Metalloberflächen zu
entnehmen, das sich dadurch auszeichnet, daß wäßrige Lösungen
von Oxidationsmitteln, die die Metailoberfläche nicht angreifen,
insbesondere Perverbindungen wie Wasserstoffsuperoxid, Perborat,
Persulfat oder Chlorate unter anderem angewendet werden.
Die DE-A 35 33 886 betrifft ein Reinigungsverfahren zur Reini
gung von Behältern, wobei Ablagerungen chemisch aufgelöst oder
mechanisch entfernt werden, in dem vorhandene Kupferverbindungen
chemisch aufgelöst und anschließend lose Ablagerungen und Flüs
sigkeiten mechanisch entfernt werden und in dem dann noch ver
bleibende Verkrustungen chemisch aufgeweicht und abschließend
die gelockerten Ablagerungen sowie die verbliebenen Chemikalien
ausgespült werden, wobei in die verunreinigten Behälter zur Oxi
dation von Ablagerungen aus metallischem Kupfer Wasserstoffper
oxid eingeleitet wird.
Darüber hinaus ist der EP-A 0 756 023 ein Verfahren zum Entfet
ten auf Basis von Wasserstoffperoxid sowie eine Anwendung auf
metallische Artikel zu entnehmen. Eine wäßrige Lösung, die zwi
schen 3 und 50% Wasserstoffperoxid sowie bestimmte Mengen ober
flächenaktiven Wassers beinhaltet, wird mit der Oberfläche des
zu entfettenden Werkstoffes in Wirkverbindung gebracht.
Bei dem vorab beschriebenen Stand der Technik werden alternative
Reinigungsverfahren vorgeschlagen, jedoch nicht in Gegenwart von
Ultraschall.
Ziel des Erfindungsgegenstandes ist es, das im gattungsbildenden
Teil des ersten Patentanspruchs angegebene Verfahren dahingehend
weiterzubilden, daß eine Optimierung, insbesondere im Hinblick
auf die ökonomischen und ökologischen Eigenschaften erreicht
werden kann. Das Verfahren soll es ermöglichen, metallische
Formkörper ohne Zusatz typischer lösend, emulgierend und/oder
dispergierend wirkender Mittel in Reinigungsmitteln zu entfetten
bzw. zu reinigen.
Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß ein Reinigungsmittel in
Form einer aktivierten Peroxoverbindung bei einer Temperatur
zwischen 10 und 90°C auf die Oberfläche des Formstückes ein
wirkt.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den
Unteransprüchen zu entnehmen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es problemlos möglich,
unter Schonung der Umwelt eine wirtschaftliche Entfettung
und/oder Reinigung von metallischen Formstücken herbeizuführen.
Die Aktivierung der gelösten Peroxoverbindungen und/oder des
Wasserstoffperoxids bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Ver
fahrens geschieht entweder an der Oberfläche des metallischen
Formkörpers und/oder durch den Zusatz geeigneter Katalysatoren,
die als homogene und/oder heterogene Katalysatoren und/oder als
Kombination homogener und heterogener Katalysatoren eingesetzt
werden.
Geeignete heterogene Katalysatoren bei der Anwendung des erfin
dungsgemäßen Verfahrens sind vollmetallische Katalysatoren, die
als Gestrick, Gewebe und/oder jeder anderen Form aus rundem
und/oder geplättetem Draht und/oder Folien und/oder in jeglicher
anderen, eine hinreichend große Oberfläche gewährleistende Form
zum Einsatz kommen.
Der Vorteil dieser beispielhaft aufgeführten Verfahrensweise zur
Reinigung von metallischen Formkörpern besteht darin, daß der
Abbau der von der Oberfläche des Formkörpers abgelösten Substan
zen durch aktivierte Peroxoverbindungen, vorzugsweise Wasser
stoffperoxid, in Gegenwart von Ultraschall die Anreicherung der
betreffenden Substanzen in der Reinigungslösung unterbindet. Ne
ben der Standzeit der wäßrigen Reinigungslösung wird unter die
sen Verhältnissen auch die Oberflächenreinheit des metallischen
Formstückes erhöht.
Desweiteren sinkt der Bedarf an Spülwasser. Der Reinigungsauf
wand für eine Phosphateliminierung, die bei der Anwendung phos
phorsaurer und/oder phosphathaltiger Reinigungsmittel nicht zu
umgehen ist, entfällt. Ein weiterer Vorteil des beispielhaft
aufgeführten Verfahrens besteht zugleich darin, daß auch alumi
niumhaltige Formstücke mit dem gleichen Verfahren, d. h. ohne
Austausch des hochkorrosiven Reinigungsbades, gereinigt werden
können. Beim Ziehen der auf diese Weise gereinigten Aluminiumle
gierungen wird der- Ziehsteinverschleiß verringert.
In einer Reinigungsstraße bestehend aus Spültisch, Ultraschall
reinigung (Frequenz: 25 kHz), Spülbad, Trocknung und Glühung
werden Drähte mittels phosphorsaurem Reinigungsmittel im Ultra
schallbad entfettet. Die Reinigungslösung wird in einem beheiz
baren Vorratsbehälter (425 l) auf 70°C erhitzt und im Kreislauf
durch das Ultraschallbecken (113 l) geleitet.
Die Drähte (1,2 mm Durchmesser, Chrom-Aluminium-Legierung) wer
den mit einer Geschwindigkeit von ca. 10 m/min durch das Reini
gungsbecken gezogen, wobei eine mittlere Verweilzeit von ca. 4 s
realisiert wird. Durch den Zusatz von Entfettungsmitteln und die
Anreicherung von Entfettungsrückständen stellt sich nach
5tägigem kontinuierlichem Betrieb ein CSB (Chemischer Sauer
stoffbedarf) von ca. 12 000 mg O2/l und ein TOC (Total Organic
Carbon) von 1800 mg C/l ein. Aufgrund des hohen Kontaminations
grades der Reinigungslösung werden von der Formstückoberfläche
abgelöste organische und anorganische Ziehmittelreste in den
Spülmittelkreislauf verschleppt. Der Spülwasserbedarf liegt bei
216 m3 pro Woche.
Bei Versuch 2, wird anstelle des phosphorsauren Reinigungsmit
tels Wasserstoffperoxid verwendet. Das 30%ige Wasserstoffperoxid
wird mit 1,5 l/h in den mit Wasser gefüllten 425 l großen Vor
ratsbehälter gepumpt, wobei sich durch die kontinuierliche Do
sierung und den gleichzeitigen Verbrauch eine nahezu konstante
Wasserstoffperoxidkonzentration von 2500 mg/l einstellt.
In Analogie zu Ausführungsbeispiel 1 wurde dieser Versuch bei
einer Ultraschallfrequenz von 25 kHz, einer Temperatur von 70°C
und einer mittleren Verweilzeit der Drähte im Ultraschallbad von
ca. 4 s durchgeführt.
Die Behandlungsrückstände, überwiegend Calciumhydroxid und
Calciumcarbonat, wurden kontinuierlich abfiltriert. Um das Volu
men im Vorratsbehälter konstant zu halten, wurde die Menge des
bei der Querstromfiltration anfallenden Konzentrates durch Ein
speisung von Frischwasser ersetzt.
Nach einer Versuchsdauer von 120 h (5 Tage) steigt der CSB im
Reinigungsbad auf 3500 mg O2/l.
Der erzielte Reinigungseffekt der Drähte einer Chrom-Aluminium-
Legierung ist mit dem Ergebnis der phosphorsauren Reinigung ver
gleichbar. Die Spülwassermenge konnte auf 100 m3/Woche gesenkt
werden.
Unter analogen Bedingungen wie bei Versuch 2, jedoch unter An
wendung eines speziellen Katalysatormoduls, gefüllt mit 400 g
Katalysator, werden 1,5 l/h Wasserstoffperoxid in den beheizba
ren Vorratsbehälter eindosiert. Dabei stellt sich eine stabile
Wasserstoffperoxidkonzentration von 2000 mg/l ein. Um das Volu
men im Vorratsbehälter konstant zu halten, wurde die Menge des
bei der Querstromfiltration anfallenden Konzentrates durch Ein
speisung von Frischwasser ersetzt.
Nach einer Versuchsdauer von 120 h (5 Tage) steigt der pH-Wert,
bedingt durch den oxidativen Abbau des Ziehmittels (Na- und Ca-Stea
rat) von anfänglich pH = 6 auf pH = 9. Zum gleichen Zeit
punkt beträgt der CSB 900 mg O2/l und der TOC 150 mg C/l. Unter
den angegebenen Bedingungen werden die organischen Substanzen zu
90% abgebaut. Im Gegensatz zur phosphorsauren Reinigung ist die
Oberflächengüte der Drähte (Drahtdurchmesser 1,2 mm, Chrom-
Aluminium-Legierung) besser. So konnte durch ESMA-Untersuchungen
(Elektronenstrahlmikroanalyse) festgestellt werden, daß die
Drahtoberfläche im Vergleich zur phosphorsauren Reinigung weni
ger Sauerstoff enthält. Die dadurch erhöhte Oxidfreiheit an der
Drahtoberfläche bewirkt einen geringeren Ziehsteinverschleiß.
Da infolge der Oxidation die Verschleppung von Ziehmittelresten
in den Spülwasserkreislauf eingeschränkt ist, wurde das Spülwas
ser im Kreislauf gefahren. Der Spülwasserbedarf wird gegenüber
der phosphorsauren Reinigung um ca. 85% gesenkt.
Bei diesem Versuch wurde die gleiche Versuchsanordnung wie im
Ausführungsbeispiel 2 mit dem Unterschied angewandt, daß in die
Filtratrückführung zum Vorratsbehälter bin UV-Reaktor (Länge = 1000 mm,
Durchmesser = 120 mm) eingebaut wurde. Die Strahlungs
leistung betrug 1 kW.
Die Qualität der Drähte (Drahtdurchmesser 1,2 mm, Chrom-
Aluminium-Legierung) entsprach dem Ergebnis von Versuch 3.
Nach einer Versuchsdauer von 120 h (5 Tage) wurde ein CSB von
2000 mg O2/l gemessen. Der TOC betrug 350 mg C/l. Die Einsparung
an Spülwasser gegenüber der phosphatsauren Reinigung liegt unter
diesen Bedingungen bei 70%.
Bei diesem Versuch wurde die gleiche Versuchsanordnung wie im
Ausführungsbeispiel 3 mit dem Unterschied angewandt, daß in die
Filtratrückführung zum Vorratsbehälter ein UV-Reaktor (Länge = 1000 mm,
Durchmesser = 120 mm) eingebaut wurde. Die Strahlungs
leistung betrug 1 kW.
Die Qualität der Drähte (Drahtdurchmesser 1,2 mm, Chrom-
Aluminium-Legierung) entsprach dem Ergebnis von Versuch 3.
Nach einer Versuchsdauer von 120 h (5 Tage) wurde ein CSB von
1000 mg O2/l gemessen. Der TOC betrug 200 mg C/l. Die Einsparung
an Spülwasser unter diesen Bedingungen liegt bei ca. 85%.
Claims (6)
1. Verfahren zum Entfetten und/oder Reinigen von metallischen
Formstücken wie Drähten, Blechen und/oder Folien, insbesondere
aus Aluminium oder Kupfer, in Gegenwart von Ultraschall,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Reinigungsmittel in Form einer aktivierten Peroxoverbin
dung bei einer Temperatur zwischen 10 und 90°C auf die Oberflä
che des Formstückes einwirkt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Aktivierung der Peroxoverbindung, insbesondere der Was
serstoffperoxid enthaltenden wäßrigen Lösung, durch einen Kata
lysator herbeigeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Katalysator ein heterogener, insbesondere ein vollmetal
lischer, und/oder ein homogener Katalysator eingesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß als vollmetallischer Katalysator Gestricke aus rundem oder
geplättetem Draht und/oder anderer Form mit hinreichend großer
Oberfläche eingesetzt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß als heterogener Katalysator das zu entfettende metallische
Formstück Verwendung findet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Aktivierung der Peroxoverbindung, insbesondere der Was
serstoffperoxid enthaltenden wäßrigen Lösung, mittels UV-Licht
erfolgt.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19712401A DE19712401C1 (de) | 1997-01-07 | 1997-03-25 | Verfahren zum Reinigen und/oder Entfetten von metallischen Formstücken |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19700163 | 1997-01-07 | ||
| DE19712401A DE19712401C1 (de) | 1997-01-07 | 1997-03-25 | Verfahren zum Reinigen und/oder Entfetten von metallischen Formstücken |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19712401C1 true DE19712401C1 (de) | 1998-05-20 |
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ID=7816839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19712401A Expired - Fee Related DE19712401C1 (de) | 1997-01-07 | 1997-03-25 | Verfahren zum Reinigen und/oder Entfetten von metallischen Formstücken |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19712401C1 (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001036117A1 (en) * | 1999-11-16 | 2001-05-25 | The Procter & Gamble Company | Cleaning process which uses ultrasonic waves |
| US7004182B2 (en) | 2001-10-18 | 2006-02-28 | The Procter & Gamble Company | Enhanced ultrasonic cleaning devices |
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| DE614352C (de) * | 1933-07-29 | 1935-06-07 | Ver Fuer Die Probier Und Forsc | Verfahren zur Beseitigung eines unangenehmen Geruchs und Geschmacks an Metalloberflaechen |
| DE3533886A1 (de) * | 1985-04-16 | 1987-03-26 | Kraftwerk Union Ag | Reinigungsverfahren |
| EP0756023A1 (de) * | 1995-07-19 | 1997-01-29 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Entfettungsverfahren auf der Basis von Wasserstoffperoxid und Verwendung zur Entfettung von metallischen Gegenstände |
-
1997
- 1997-03-25 DE DE19712401A patent/DE19712401C1/de not_active Expired - Fee Related
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