DE3318403C2

DE3318403C2 - Kaltreiniger auf Lösungsmittelbasis

Info

Publication number: DE3318403C2
Application number: DE19833318403
Authority: DE
Inventors: Hans 6900 Heidelberg Kluthe; Hans 6904 Eppelheim Knauber; Ali Dipl.-Chem. Dr. 6831 Plankstadt Syed Zafer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-05-20
Filing date: 1983-05-20
Publication date: 1987-01-29
Also published as: DE3318403A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kaltreiniger auf Lösungsmittelbasis, der aus einem Gemisch von Perchloräthylen, Methylenchlorid, Trichloräthylen, Testbenzin besteht, wobei der Kaltreiniger nach einer bevorzugten Ausführungsform Diisobutylen, Dioxan, Methanol, Butylglycidäther, Äthylacetat und 1,2-Butylenoxid als Stabilisator enthält.

Description

Die Erfindung betrifft einen neuen Kaltreiniger auf Lösungsmittelbasis, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er aus einem Gemisch von Perchloräthylen, Methylenchlorid, Trichloräthylen und Testbenzin 135/185 besteht und eine Stabilisatorenmischung aus Diisobutylen, Dioxan, Methanol, Butylglycidäther, Äthylacetat und 1,2-Butylenoxid enthält.
Der erfindungsgemäße Kaltreiniger eignet sich insbesondere zur Reinigung und Entfettung von Metallen in kaltem Zustand (20 bis 30°C).
Zum Stand der Technik ist zunächst die deutsche Patentschrift 15 46 103 zu nennen, die einen aus mehreren chlorierten Lösemitteln, einem Benzin und einem Stabilisator bestehenden Kaltreiniger beschreibt, der insbesondere 1,1,1-Trichloräthan enthält.
Es ist aus der praktischen Anwendung der chlorierten Lösemittel, insbesondere bei den Kaltentfettungsmitteln, bekanntgeworden, daß 1,1,1-Trichloräthan unter den chlorierten Lösemitteln die geringste Lösekraft gegenüber Korrosionsschutzölen, -fetten und -wachsen aufweist.
Dies wird durch den folgenden Versuch dokumentiert:
Ein Korrosionsschutzmittel, bestehend aus einem Spindelöl/Lanolingemisch im Verhältnis 2 : 1, wurde in einer Schichtstärke von ca. 100 µ auf Glasplatten aufgetragen, die nach einer Trockenzeit von 24 Stunden 60 Sekunden lang in Lösemittel eingetaucht und sodann durch Rückwägung das Ablösevermögen ermittelt.
Es wurden hierbei die folgenden Werte festgestellt: °=c:70&udf54;&udf53;vu10&udf54;@0Methylenchlorid@4abgelÐste Menge¸100%&udf50;@0Trichlor¿thylen@4abgelÐste Menge¸Æ92%&udf50;@0Perchlor¿thylen@4abgelÐste Menge¸Æ76%&udf50;@01,1,1-Trichlor¿than@4abgelÐste Menge¸Æ65%&udf50;@0Testbenzin Siede-&udf50;bereich 135/185@4abgelÐste Menge¸Æ37%&udf53;zl10&udf54;@0
Aus dieser tabellarischen Aufstellung ist klar ersichtlich, daß unter den chlorierten Kohlenwasserstoffen das 1,1,1-Trichloräthan das geringste Lösevermögen aufweist. Daneben hat dieser Stoff den zusätzlichen Nachteil, nur sehr schwer stabilisierbar zu sein, wobei der Anteil an Stabilisatoren in der Größenordnung von 4 bis 8% liegen muß.
Die Empfindlichkeit des 1,1,1-Trichloräthans gegenüber Wasser und die bei Berührung mit Wasser resultierende schnelle Zersetzung ist ebenfalls in der praktischen Anwendung bekanntgeworden, so daß es mittlerweile zur Regel wurde, das 1,1,1-Trichloräthan nicht zur Reinigung und Entfettung von Metallen bzw. Metallteilen einzusetzen, die zuvor mit Bohr- und Schneidölemulsionen bearbeitet wurden.
Auch die Rückgewinnung von 1,1,1-Trichloräthan mittels Wasserdampfdestillation ist kritisch, wobei die Gefahr der Zersetzung relativ groß ist; gleiches gilt für Gemische, die 1,1,1-Trichloräthan enthalten.
Es liegt daher vorliegender Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kaltreiniger für die industrielle Anwendung zu schaffen, der

a) das zuvor als kritisch beschriebene 1,1,1-Trichloräthan nicht enthält,
b) in seiner Reinigungswirkung dem in der deutschen Patentschrift 15 46 103 beschriebenen Gemisch überlegen ist,
c) auch für die Reinigung und Entfettung von Aluminium eingesetzt werden kann, ohne daß unter ungünstigen Bedingungen, z. B. durch eine Polykondensation und Dechlorierung der Chlorkohlenwasserstoffe, eine Friedel-Crafts-Reaktion eintritt, was eine gefährliche Zersetzungsreaktion bedeutet.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß ein Gemisch aus Perchloräthylen, Methylenchlorid, Trichloräthylen und Testbenzin 135/185 ein sehr gutes Lösevermögen besitzt.
Eine bevorzugte Ausführungsform dieses erfindungsgemäßen Gemisches besteht aus 35 Volumenprozent Perchloräthylen, 25 Volumenprozent Methylenchlorid, 20 Volumenprozent Trichloräthylen und 20 Volumenprozent Testbenzin 135/ 185.
Unter Anwendung des bereits zuvor für die Einzelstoffe beschriebenen Tests zur Ermittlung des Ablösevermögens, wurden folgende Werte ermittelt:

Methylenchlorid: 100% abgelöste Substanz,
erfindungsgemäßes Gemisch: 100% abgelöste Substanz.

Es zeigte sich in diesem Test, daß das erfindungsgemäße Gemisch mit Ausnahme von Methylenchlorid hinsichtlich seines Lösevermögens den sonstigen Inhaltsstoffen deutlich überlegen ist. Auch hinsichtlich der Anwendung ergeben sich wirtschaftliche Vorteile, weil das erfindungsgemäße Gemisch eine der praktischen Anwendung angepaßte Verdunstungszahl von 11 hat, somit in der Lage ist, auf die zu lösenden Stoffe ausreichend lange einwirken zu können, ohne die anschließend gewünschte Trocknung für den betrieblichen Ablauf störend zu verzögern.
Die Reinigungswirkung gegenüber dem Lösemittelgemisch gemäß Patentschrift 15 46 103 ist deutlich besser.
Unter Anwendung der zuvor für das Lösevermögen angewandten Testmethode wurden folgende Werte ermittelt:

Erfindungsgemäßes Gemisch:
abgelöste Substanz in 60 Sek.: 100%.
Gemisch gemäß deutschem Patent 15 46 103:
abgelöste Substanz in 60 Sek.: 85%.

Diese Testmethode wurde sodann nochmals verschärft, d. h. es wurden Stahlstreifen in der Größe 20×2 cm in ein Langzeitkonservierungswachs eingetaucht und 24 Stunden bei Raumtemperatur getrocknet. Danach wurden die Prüflinge in das erfindungsgemäße Gemisch und das Gemisch gemäß deutscher Patentschrift 15 46 103 fünf Minuten eingetaucht. Nach der Herausnahme der Prüflinge und einer Trockenzeit von 6 Stunden wurden die noch vorhandenen Rückstände gewichtsmäßig ermittelt, wobei die folgenden Ergebnisse erhalten wurden:

Erfindungsgemäßes Gemisch:
verbliebender Rückstand: 1%.
Gemisch gemäß deutschem Patent 15 46 103:
verbliebener Rückstand: 10%.

Dieser Test wurde mit jeweils neu präparierten Prüflingen 5mal wiederholt, wobei stets die gleichen Resultate ermittelt wurden.
Aus diesen Versuchsreihen wird insgesamt bestätigt, daß das erfindungsgemäße Gemisch einem Kaltreiniger, der u. a. 1,1,1-Trichloräthan enthält, hinsichtlich seiner Lösekraft überlegen ist und somit ein wirtschaftliches, weil schnelleres Reinigen in der industriellen Fertigung erlaubt.
In der Industrie werden Kaltreiniger nicht nur für die Reinigung und Entfettung von Eisen und Stahl, sondern auch für die Behandlung von Aluminium und dessen Legierungen eingesetzt.
Es ist bekannt, daß die chlorierten Lösemittel sich bei ihrer Einwirkung auf Aluminium, insbesondere bei Anwesenheit von Aluminiumabrieb, zersetzen können. Aus diesem Grund werden heute von der Berufsgenossenschaft für die Reinigung und Entfettung von Aluminium nur chlorierte Lösemittel zugelassen, die sonderstabilisiert sind und die Forderungen des sogenannten BAM- Tests (Test vorgeschrieben von der Bundesanstalt für Materialprüfung = BAM).
Zum weiteren Stand der Technik ist auf folgende Literaturstellen hinzuweisen:

deutsche Offenlegungsschrift 24 49 667,
deutsche Offenlegungsschrift 26 27 989,
deutsche Offenlegungsschrift 27 16 534,
deutsche Offenlegungsschrift 30 03 348,
deutsche Offenlegungsschrift 31 08 168,
deutsche Auslegeschrift 23 17 435.

Diese Literaturstellen beschreiben Verfahren zur Stabilisierung chlorierter Lösemittel; in diesen Literaturstellen ist kein Hinweis bzw. Anregung darüber enthalten, daß die so stabilisierten chlorierten Lösemittel auch für die Reinigung und Entfettung von Aluminium eingesetzt werden können, ohne daß eine Zersetzungsgefahr besteht.
Die obengenannten Literaturstellen beziehen sich im wesentlichen auf die Stabilisierung der chlorierten Lösemittel bei der Lagerung und Anwendung als Entfettungsmittel im allgemeinen.
Dem Fachmann sind heute sogenannte sonderstabilisierte chlorierte Lösemittel bekannt, die die Forderungen des BAM-Tests erfüllen.
Bei der Erforschung und Prüfung des erfindungsgemäßen Kaltreiniger-Gemisches wurden auch die bekannten, auf dem Markt erhältlichen handelsüblichen Qualitäten der einzelnen chlorierten Lösemittel verwendet, wobei gefunden wurde, daß daraus hergestellte fertige Gemische den Forderungen der BAM bezüglich des BAM-Tests nicht genügten.
Es schien daher nahezuliegen, für die Herstellung des Kaltreiniger-Gemisches die derzeit angebotenen sonderstabilisierten Qualitäten einzusetzen, da der Fachmann an sich erwarten sollte, daß dann, wenn die einzelnen chlorierten Lösemittel gegen die Zersetzung bei Anwesenheit von Aluminium beständig sind, auch das daraus hergestellte Gemisch diesen Anforderungen genügt.
Überraschenderweise wurde aber gefunden, daß das aus sonderstabilisierten chlorierten Lösemitteln hergestellte Gemisch sich unter den BAM-Testbedingungen zersetzt.
Der Erfindung liegt daher die weitere Teilaufgabe zugrunde, für das erfindungsgemäße Gemisch eine Stabilisatorenmischung zu finden, die den vorgenannten Anforderungen genügt. Diese Teilaufgabe wird erfindungsgemäß mit der Schaffung einer Stabilisatorenmischung gelöst, die aus Diisobutylen, Dioxan, Methanol, Butylglycidäther, Äthylacetat und 1,2-Butylenoxid besteht. Nach einer bevorzugten Ausführungsform besteht diese Stabilisatorenmischung aus

20% Diisobutylen,
20% Dioxan,
20% Methanol,
10% Butylglycidäther,
20% Äthylacetat,
10% 1,2-Butylenoxid,
(alle Angaben beziehen sich auf Volumenprozent).

Die Zugabe von 10% dieses Stabilisatorengemischs zu dem erfindungsgemäßen Gemisch bringt in überraschender und keinesfalls vorhersehbarer Weise den Erfolg, daß die im erfindungsgemäßen Gemisch enthaltenen drei chlorierten Lösemittel so stabilisiert werden, daß der BAM-Test ohne Schwierigkeiten erfüllt werden kann.
Mit der Lehre vorliegender Erfindung wird also ein Kaltreiniger der Industrie zur Verfügung gestellt, der eine Reihe überraschender technischer und wirtschaftlicher Vorteile bietet. Einmal wird durch den Wegfall des kritischen 1,1,1-Trichloräthan ein gegen Wasser und Feuchtigkeit unempfindlicheres Material geschaffen, das zum zweiten im Löseverhalten ein sehr starkes Produkt darstellt und schließlich drittens durch die Erfüllung des BAM-Tests ein sicheres Material darstellt, das ein breites Anwendungsspektrum besitzt, und zwar insbesondere deshalb, weil es sowohl für Eisen und Stahl als auch für Aluminium und seine Legierungen zur Reinigung und Entfettung insbesondere bei niedrigen Temperaturen verwendbar ist.
Im folgenden werden vergleichende Entfettungsversuche zwischen dem erfindungsgemäßen Kaltreiniger einerseits und verschiedenen Lösemitteln andererseits beschrieben:
Um die Reinigungs- und Entfettungswirkung des erfindungsgemäßen Gemisches verglichen zu reinen Lösemitteln, die in der Industrie für Entfettungszwecke zur Anwendung kommen, prüfen zu können, wurde wie folgt vorgegangen:
Auf Alu-Blechen (Rein-Aluminium) mit den Bemessungen 200×100×1 mm, wurde mittels Rakel ein Korrosionsschutzmittel in einer Schichtstärke von 100 µ aufgezogen. Das Korrosionsschutzmittel setzte sich aus einem Gemisch von Spindelöl-Wollfett (2 : 1) zusammen. Die so hergestellten Prüflinge wurden 24 Stunden bei Raumtemperatur gelagert.
Es wurden

a) 25 Vol.-% Methylenchlorid handelsüblich,
20 Vol.-% Trichloräthylen handelsüblich,
35 Vol.-% Perchloräthylen handelsüblich,
20 Vol.-% Siedebereich 135/185 handelsüblich

In einem zweiten Mischvorgang wurde ein Stabilisator, bestehend aus

b) 20 Vol.-% Diisobutylen,
20 Vol.-% Dioxan,
20 Vol.-% Methanol,
10 Vol.-% Butylglycidether,
20 Vol.-% Äthylacetat,
10 Vol.-% 1,2-Butylenoxid

90 Vol.-% des unter a) hergestellten Lösemittelgemisches und 10 Vol.-% des unter b) hergestellten Stabilisatorgemisches wurden miteinander innig vermischt.
In Blechgläsern mit einem Fassungsvermögen von 1000 ml wurden je 700 ml erfindungsgemäßen Gemisches sowie

Methylenchlorid handelsüblich,
Trichloräthylen handelsüblich,
Perchloräthylen handelsüblich,
1,1,1-Trichloräthan handelsüblich,
Testbenzin 135/185 handelsüblich

Die Versuche wurden insgesamt fünfmal wiederholt, wobei stets die gleichen Resultate festgestellt wurden.
Der große Nachteil des Methylenchlorids liegt darin begründet, daß Methylenchlorid für zahlreiche Anwendungszwecke eine viel zu schnelle Trocknung aufweist, was zu hohen Lösungsmittelgas-Konzentraten am Arbeitsplatz führt, wodurch eine arbeitshygienisch sehr unbefriedigende bzw. unzulässige Situation entsteht.
Ein weiterer Nachteil ist die Tatsache, daß die viel zu rasche Trocknung (Verdunstung) des Methylenchlorids wirtschaftliche Einbußen bedeutet. Demgegenüber ist die Trocknungszeit des erfindungsgemäßen Kaltreinigers optimal, wodurch wirtschaftliche Einsparungen und insbesondere gute arbeitshygienische Bedingungen am Arbeitsplatz geschaffen werden.

Claims

1. Kaltreiniger auf Lösungsmittelbasis, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Gemisch von Perchloräthylen, Methylenchlorid, Trichloräthylen und Testbenzin 135/185 besteht.

2. Kaltreiniger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus 35 Volumenprozent Perchloräthylen, 25 Volumenprozent Methylenchlorid, 20 Volumenprozent Trichloräthylen und 20 Volumenprozent Testbenzin 135/185 besteht.

3. Kaltreiniger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er durch Diisobutylen, Dioxan, Methanol, Butylglycidäther, Äthylacetat und 1,2-Butylenoxid stabilisiert ist bzw. diese Inhaltsstoffe als Stabilisatoren enthält.

4. Kaltreiniger nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er durch 20% Diisobutylen, 20% Dioxan, 20% Methanol, 10% Butylglycidäther, 20% Äthylacetat und 10% 1,2-Butylenoxid stabilisiert ist bzw. diese Inhaltsstoffe in der eben genannten Konzentration (Volumenprozent) enthält.