Чистящий состав и способ очистки формованных металлических изделий
Изобретение относится к чистящему составу для очистки изделий из алюминия и алюминиевых сплавов и способу очистки. Чистящий состав включает воду и этоксилат спирта, имеющий формулу R1-OH, в которой R1 представляет собой насыщенное или ненасыщенное алифатическое соединение с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащее от 12 до 80 атомов углерода, неорганический компонент, регулирующий рН, присутствующий в таком количестве, что рН чистящего состава составляет менее 2 или находится в интервале от 9 до 13, и, по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество, отличное от вышеописанного этоксилата. Чистящий состав имеет уменьшение средней процентной величины свободной от разрывов площади водной пленки после 7 дней старения менее 50%. Способ очистки поверхности включает ее контактирование с указанным чистящим составом при достаточной температуре и в течение достаточного периода времени для очистки. Чистящий состав обладает стойкостью, безопасностью, низким уровнем вспенивания и повышенной биоразлогаемостью. 7 н. и 56 з.п. ф-лы, 7 табл.
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Данная заявка является частичным продолжением заявки США, серийный № 10/350965, поданной 23 января 2003 г.; все содержание которой приведено здесь в качестве ссылки.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Область техники
Один из аспектов настоящего изобретения относится к водным кислотным составам для очистки металлических поверхностей и, в частности, к водным кислотным растворам для очистки алюминия и алюминиевых сплавов.
2. Уровень техники
Контейнеры из алюминия и его сплавов изготавливают путем волочения и формования, называемых волочением и вытяжкой, в результате которых на поверхности оседают смазывающие вещества и смазки для формования. Кроме того, остаточные мелкие алюминиевые частицы, т.е. небольшие частицы алюминия, оседают на внутренних и внешних поверхностях контейнера во время формования. Обычно на внешней поверхности контейнера оседает меньшее количество мелких алюминиевых частиц, поскольку во время стадий волочения и вытяжки некоторые мелкие части удаляются с внешней поверхности.
Перед любой стадией обработки, такой как конверсионное покрытие и нанесение санитарного лака, поверхность алюминиевых контейнеров должна быть чистой и свободной от разрывов пленки воды, чтобы не было никаких загрязнителей, препятствующих дальнейшей обработке и делающих контейнеры неприемлемыми для использования. В данной области техники под «разрывами пленки воды» подразумевается загрязненная поверхность.
Кислотные очистители применяли для очистки алюминиевых поверхностей и для удаления мелких частиц алюминия, осевших на внутренних стенках алюминиевых контейнеров. Кислотную очистку обычно осуществляют при температурах от 130°F (54,4°С) до 160°F (71,1°С) с целью удаления или растворения мелких алюминиевых частиц, а также удаления смазывающих веществ и смазок для формования таким образом, чтобы поверхность оказалась свободной от разрывов пленки воды. Чистоту алюминиевой поверхности измеряют способностью внутренних и наружных поверхностей формованного алюминиевого контейнера удерживать непрерывную пленку воды, не имеющую разрывов или прерывистостей, т.е. свободную от разрывов пленки воды.
Технология очистки емкостей (емкостей) до сих пор предусматривала использование хромовой кислоты или ее солей, для того чтобы свести к минимуму коррозию обрабатывающего оборудования путем ингибирования коррозионного воздействия кислотного очищающего состава на оборудование для обработки. Важным недостатком очистителей такого рода является токсичность, присущая содержащимся в них шестивалентным и трехвалентным соединениям хрома, а также связанная с ними проблема утилизации отходов, вызванная присутствием хрома в использованном очистителе.
Некоторые составы для очистки металлов уровня техники содержат нонилфенолы и этоксилаты смолы. Оба упомянутые химические соединения недавно попали в нескольких странах под правительственное наблюдение и регулирование. Высказываются предположения о том, что нонилфенолы разрушают эндокринную систему, а этоксилаты смолы имеют низкую биоразлагаемость. Более того, высокоэффективные очистители, включающие этоксилаты смолы, являются дорогостоящими.
Известны другие кислотные очистители, не включающие хроматов, нонилфенолов и смол, но имеющие недостаточную моющую способность, стабильность концентрата очистителя и/или избыточное вспенивание.
Соответственно в данной области техники существует потребность в улучшенных недорогих чистящих составах, обладающих стойкостью, безопасностью, низким уровнем вспенивания и повышенной биоразлагаемостью.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение устраняет упомянутые проблемы, предлагая согласно одному из вариантов его осуществления чистящий состав, подходящий для очистки формованного металла. Чистящий состав особенно применим для алюминия и содержащих алюминий сплавов с целью удаления и растворения мелких частиц алюминия, а также для очистки смазывающих масел с изделий из алюминия. Чистящий состав согласно настоящему изобретению включает воду и:
А) этоксилат спирта, имеющий формулу R1-ОН, в которой R1 представляет собой насыщенную или ненасыщенную алифатическую группу с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащую от 12 до 80 атомов углерода;
B) неорганический компонент, регулирующий рН; и
С) по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество, отличное от компонента А.
Чистящий состав согласно настоящему изобретению имеет среднюю величину процентного уменьшения свободной от разрывов пленки воды менее 50% после 7 дней старения по сравнению с нулевым днем старения.
Состав в соответствии с настоящим изобретением необязательно дополнительно включает одно или несколько следующих соединений:
D) фтористый компонент; и
Е) противовспенивающие добавки.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается способ очистки металлической поверхности чистящим составом согласно настоящему изобретению. Данный способ включает контактирование металлической поверхности с чистящим составом согласно настоящему изобретению при достаточной температуре и в течение достаточного периода времени для очистки металлической поверхности. Необязательно обработанную металлическую поверхность промывают один или более раз водой или деионизированной водой. Кроме того, обработанная металлическая поверхность затем может быть подвергнута контакту с конверсионным покрытием и/или другими видами поверхностных кондиционеров.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА
(ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ) ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже приведено подробное описание предпочтительных составов или вариантов и способов изобретения, которые являются наилучшими для осуществления данного изобретения и известными его авторам в настоящее время.
За исключением формулы изобретения и рабочих примеров или конкретно указанных случаев подразумевается, что все цифровые данные в описании, относящиеся к количеству материала или условиям реакции, и/или применения при описании самого широкого объема данного изобретения сопровождаются словами «около» и «приблизительно». Обычно предпочтительными являются значения, входящие в указанный цифровой диапазон. Также, если не указано иначе: процентные величины, «части …» и величины отношений являются весовыми; термин «полимер» включает «олигомер», «сополимер», «терполимер» и т.п.; описание группы или класса материалов как подходящих или предпочтительных для данной цели в связи с настоящим изобретением подразумевает, что равно подходящими или предпочтительными являются смеси любых двух или более элементов группы или класса; описание составляющих в химических терминах относится к составляющим во время их добавления к любому сочетанию, указанному в данном описании, и необязательно исключает химическое взаимодействие между составляющими смеси после их смешивания; указание материалов в ионном виде подразумевает присутствие достаточного количества противоионов для получения электрической нейтральности для состава в целом (указанные таким косвенным образом любые противоионы предпочтительно до возможной степени выбирают из других составляющих, явно указанных в ионной форме; в противном случае такие противоионы могут быть выбраны свободно за исключением противоионов, препятствующих достижению целей данного изобретения); а термин «мол» и его варианты могут относиться к элементным, ионным и любым другим химическим видам, определяемым количеством и типом присутствующих атомов, а также к соединениям с хорошо определенными молекулами.
Используемый здесь термин «рабочий состав» означает чистящий состав, используемый для фактической очистки металлических поверхностей. Рабочий состав обычно получают из разбавленного концентрированного состава.
Используемый здесь термин «концентрированный состав» означает чистящий состав, содержание компонентов которого (за исключением воды) в 5-100 превышает упомянутое содержание рабочей композиции.
Используемый здесь термин «алифатический» относится к неразветвленной или разветвленной, насыщенной или ненасыщенной углеводородной группе. Алифатические группы включают алкилгруппы, алкенилгруппы и алкинилгруппы.
Используемый здесь термин «алкил» относится к насыщенной неразветвленной или разветвленной углеводородной группе.
Используемый здесь термин «алкенил» относится к неразветвленной или разветвленной углеводородной группе, включающей по меньшей мере одну двойную связь.
Используемый здесь термин «алкинил» относится к неразветвленной или разветвленной углеводородной группе, включающей по меньшей мере одну тройную связь.
Используемый здесь термин «процентная величина свободной от разрывов водной пленки» означает процентную величину всей площади поверхности, сохраняющей непрерывную пленку воды. Процентная величина свободной от разрывов водной пленки является мерой способности чистой поверхности удерживать непрерывную свободную от разрывов пленку воды. Обычно процентную величину свободной от разрывов водной пленки измеряют на внутренней и наружной поверхностях металлических емкостей.
Термин «средняя величина процентного снижения свободной от разрывов пленки» означает среднее снижение процентной величины измеряемой процентной величины свободной от разрывов пленки в первом наборе металлических поверхностей, которые подвергали очистке первым рабочим составом, полученным из чистящего состава в первый раз, по сравнению со вторым набором металлических поверхностей, по существу подобным по условиям поверхностей и количеству грязи первому набору металлических поверхностей, которые подвергали очистке вторым рабочим составом такого же разбавления, как и первый рабочий состав, полученный из чистящего состава позднее, во второй раз. Средняя величина процентного снижения свободной от разрывов пленки обеспечивает меру стабильности чистящего состава. Например, если рабочий чистящий состав является совершенно стойким, то средней величиной процентного снижения свободной от разрывов пленки на втором наборе металлических поверхностей не происходило бы.
Используемый здесь термин «точка помутнения» означает температуру, при которой и выше которой свежий рабочий состав чистящей композиции становится мутным на вид, т.е. полупрозрачным, непрозрачным или непросвечивающим для невооруженного глаза человека.
Обычно металлические поверхности очищают чистящими составами при температуре немного выше точки помутнения состава. При температуре помутнения водные составы становятся мутными. Выше упомянутой температуры такие составы разделяются на две фазы. Такое разделение происходит в пределах относительно узкого температурного диапазона, внутри которого происходит увеличение агрегации мицелл и снижения межмицеллярного отталкивания. Было установлено, что моющая способность многих чистящих составов является эффективной при упомянутых температурах выше точки помутнения. Более того, поскольку температуры помутнения известных составов уровня техники обычно ниже приблизительно 120°F (48,9°С), то очистку обычно осуществляют при температурах от приблизительно 100°F (37,8°С) до приблизительно 150°F (65,6°С).
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения предлагается чистящий состав, подходящий для очистки формованных металлических изделий. Чистящий состав в соответствии с данным изобретением включает как «рабочие составы», так и «концентрированные составы». Более того, специалисту в данной области техники понятно из контекста, когда речь идет о рабочем составе, а когда о концентрированном составе. Чистящий состав согласно данному варианту осуществления настоящего изобретения включает воду и:
А) этоксилат спирта, имеющий формулу I
R1-ОН (I)
B) неорганический компонент, регулирующий рН; и
С) по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество, отличное от компонента А.
Чистящий состав согласно настоящему изобретению характеризуется тем, что он имеет среднюю величину процентного уменьшения свободной от разрывов пленки воды менее 50% после 7 дней старения. R1 предпочтительно представляет собой насыщенную или ненасыщенную алифатическую группу с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащую от 12 до 80 атомов углерода. Согласно одному из предпочтительных вариантов настоящего изобретения R1 предпочтительно представляет собой насыщенную или ненасыщенную алифатическую группу с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащую от 12 до 22 атомов углерода. Более предпочтительно в данном варианте R1 представляет собой насыщенную или ненасыщенную алифатическую группу с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащую от 14 до 22 атомов углерода. Наиболее предпочтительно в данном варианте R1 представляет собой насыщенную или ненасыщенную алифатическую группу с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащую от 16 до 20 атомов углерода. Согласно другому предпочтительному варианту настоящего изобретения R1 представляет собой насыщенную или ненасыщенную алифатическую группу с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащую от 23 до 80 атомов углерода. Наиболее предпочтительная формула для R1 включает СН3(СН2)7-СН=СН(СН2)8-, СН3(СН2)17- и/или СН3(СН2)13-14-. Согласно особенно предпочтительному варианту R1 представляет собой алкенил, содержащий от 14 до 22 атомов углерода. Согласно данному предпочтительному варианту R1 более предпочтительно представляет собой алкенил, имеющий одну степень ненасыщения и содержащий от 16 до 20 атомов углерода, и наиболее предпочтительно - алкенил, имеющий одну степень ненасыщения и содержащий 18 атомов углерода. Согласно данному варианту наиболее предпочтительной формулой для R1 является СН3(СН2)7-СН=СН(СН2)8-.
Этоксилат спирта, имеющий формулу I (т.е. компонент А), представляет собой 5-80 мол этоксилат. Предпочтительно, этоксилат спирта, имеющий формулу I, представляет собой 5-30 мол этоксилат. Более предпочтительно этоксилат спирта, имеющий формулу I, представляет собой 10-25 мол этоксилат, и наиболее предпочтительно 20 мол этоксилат. Согласно другому существенному варианту данного изобретения компонент А представляет собой 5-80 мол этоксилат, и R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий от 20 до 70 атомов углерода. Более того, было установлено, что применимы также следующие сочетания, характеризующие компонент А: компонент А представляет собой 15 мол этоксилат, и R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий 13 атомов углерода; компонент А представляет собой 12 мол этоксилат, и R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий 14 атомов углерода; компонент А представляет собой 10 мол этоксилат, и R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий 16 атомов углерода; и компонент А представляет собой 10 мол этоксилат, и R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий 18 атомов углерода. Этоксилат спирта, имеющий формулу I, необязательно содержит концевые группы пропиленоксида, хлора, алкила и т.п. Особенно предпочтительным этоксилатом является Genapol О-200, коммерчески доступный от Clariant Corporation. Genapol О-200 представляет собой 20 мол этоксилат олеилового спирта. Олеиловый спирт представляет собой первичный спирт формулы СН3(СН2)7 -СН=СН(СН2)8ОН. В рабочем составе этоксилат предпочтительно присутствует в количестве от приблизительно 0,05 грамм/литр до приблизительно 15 грамм/литр от рабочего состава. Более предпочтительно этоксилат присутствует в рабочем составе в возрастающем порядке предпочтительности в количестве более чем приблизительно 0,05 грамм/литр, 0,1 грамм/литр, 0,15 грамм/литр, 0,2 грамм/литр, 0,25 грамм/литр и 0,3 грамм/литр; и этоксилат присутствует в рабочем растворе в порядке возрастающей предпочтительности в количестве менее приблизительно 15 грамм/литр, 10 грамм/литр, 5 грамм/литр, 3 грамм/литр, 1 грамм/литр и 0,5 грамм/литр. Наиболее предпочтительно этоксилат присутствует в рабочем составе в возрастающем порядке предпочтительности в количестве приблизительно 4 грамм/литр, 2 грамм/литр, 1,4 грамм/литр, 0,7 грамм/литр, 0,6 грамм/литр, 0,5 грамм/литр и 0,4 грамм/литр от рабочего состава. В концентрированном составе концентрация этоксилата, имеющего формулу I, выше, чем в рабочем составе. Обычно концентрация будет в 5-100 раз выше в концентрированном составе. Этоксилат предпочтительно присутствует в концентрированном составе в количестве выше от приблизительно 5 грамм/литр до приблизительно 100 грамм/литр от концентрированного состава. Более предпочтительно этоксилат присутствует в концентрированном составе в порядке возрастающей предпочтительности в количестве более 5 грамм/литр, 10 грамм/литр, 20 грамм/литр, 30 грамм/литр, 40 грамм/литр и 50 грамм/литр от концентрированного состава; и этоксилат присутствует в порядке возрастающей предпочтительности в количестве менее 100 грамм/литр, 90 грамм/литр, 80 грамм/литр, 70 грамм/литр, 60 грамм/литр от концентрированного состава.
Чистящий состав согласно настоящему изобретению также включает неорганический компонент для регулирования рН. Регулирующий рН компонент предпочтительно не содержит фтора. В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения предлагается кислотный чистящий раствор. Согласно этому варианту неорганический регулирующий рН компонент представляет собой неорганическую кислоту. Подходящие неорганические кислоты включают серную кислоту, фосфорную кислоту, азотную кислоту или их смеси. Количество неорганической кислоты в рабочем составе по меньшей мере частично определяется приведенными ниже диапазонами рН. Неорганическая кислота в рабочем составе предпочтительно присутствует в положительном количестве, менее или равном приблизительно 20 грамм/литр от рабочего состава. Более предпочтительно неорганическая кислота присутствует в рабочем составе в порядке возрастающей предпочтительности в количестве более приблизительно 1 грамм/литр, 3 грамм/литр, 5 грамм/литр, 6 грамм/литр и 7 грамм/литр; и неорганическая кислота присутствует в порядке возрастающей предпочтительности в количестве менее приблизительно 20 грамм/литр, 15 грамм/литр, 12 грамм/литр, 10 грамм/литр и 8 грамм/литр от рабочего состава. В концентрированном составе концентрация неорганической кислоты выше, чем в рабочем составе. Обычно концентрация будет в 5-100 раз выше в концентрированном составе. Неорганическая кислота предпочтительно присутствует в концентрированном составе в положительном количестве, менее или равном приблизительно 600 грамм/литр от концентрированного состава. Более предпочтительно неорганическая кислота присутствует в концентрированном составе в порядке возрастания предпочтительности в количестве более 1 грамм/литр, 20 грамм/литр, 50 грамм/литр, 100 грамм/литр, 150 грамм/литр, 175 грамм/литр, 200 грамм/литр, 225 грамм/литр, 250 грамм/литр, 275 грамм/литр, 300 грамм/литр и 325 грамм/литр от концентрированного состава; и неорганическая кислота присутствует в порядке возрастающей предпочтительности в количестве менее 600 грамм/литр, 550 грамм/литр, 500 грамм/литр, 475 грамм/литр, 450 грамм/литр, 425 грамм/литр и 400 грамм/литр от концентрированного состава.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается щелочной чистящий раствор. Согласно данному варианту неорганическим регулирующим рН компонентом является основание. Подходящими основаниями являются щелочные основания, включающие, но не ограничивающиеся ими, гидроксид натрия и гидроксид калия. В соответствии с данным вариантом добавляют достаточное количество основания, доводя рН рабочего состава до интервала приблизительно 9 до 13. Более предпочтительно добавляют достаточное количество основания, доводя рН рабочего состава до интервала от приблизительно 10,5 до 12,5; и наиболее предпочтительно достаточное количество основания, доводя рН рабочего состава до интервала от приблизительно 11 до приблизительно 12.
По замыслу авторов один из вариантов чистящего состава согласно настоящему изобретению может иметь рН от 2 до 9. Для подобных вариантов регулирующий рН компонент может включать кислоту и/или основание. Такой вариант предпочтительно включает использование противовспенивающей добавки. Подходящей является любая известная противовспенивающая добавка, не влияющая на стабильность и моющую способность чистящего состава и впоследствии - на обработку металла.
Чистящий состав согласно настоящему изобретению также включает поверхностно-активное вещество, отличное от компонента А. Такое поверхностно-активное вещество также может иметь или не иметь формулу I. Подобные материалы улучшают моющую способность, способствуя увлажнению металлической поверхности и удалению смазывающего вещества и масел. Используемое в данном изобретении поверхностно-активное вещество может быть анионным, катионным или неионным. Предпочтительно поверхностно-активное вещество имеет низкую точку помутнения для контроля массы. Примерами поверхностно-активных веществ, которые могут использоваться, являются Genapol ТР-1454 (алкоксилированный спирт), Tergitol 08 (натрия 2-этилгексилсульфат), Triton DF-16 (полиэтоксилированный спирт с неразветвленной цепью), Polytergent S-505 LF (модифицированный полиэтоксилированный спирт с неразветвленной цепью), Surfonic LF-17 (алкилполиэтоксилированный простой эфир, содержащий концевую группу из пропоксилата), Plurafac RA-30 (модифицированный оксиэтилированный спирт с неразветвленной цепью), Triton Х-102 (октилфеноксиполиэтоксиэтанол), Plurafac D-25 (модифицированный оксиэтилированный спирт с неразветвленной цепью), Antarox BL 330 (модифицированный полиэтоксилированный спирт с неразветвленной цепью) и линию сополимеров Pluronic (блок-сополимеры на основе оксида этилена и оксида пропилена), коммерчески доступные от BASF Corporation. Поверхностно-активное вещество, присутствующее в чистящем составе, может представлять собой сочетание одного или нескольких конкретных поверхностно-активных веществ. Предпочтительными поверхностно-активными веществами являются Surfonic RF-17, коммерчески доступный от Huntsman и представляющий собой линейный полиэтоксилированный спирт с неразветвленной цепью, содержащий от 12 до 14 атомов углерода, и Genapol ТР-1454, коммерчески доступный Clariant и описываемый в соответствующей литературе как алкоксилированный спирт.
Общее содержание А и С (т.е. сумма А и С) в рабочем составе обычно составляет от приблизительно 0,1 грамм/литр до приблизительно 30 грамм/литр от чистящего состава. Компонент С предпочтительно присутствует в количестве от приблизительно 0,05 грамм/литр до приблизительно 15 грамм/литр от чистящего состава. Более предпочтительно компонент С присутствует в рабочем составе в возрастающем порядке предпочтительности в количестве более приблизительно 0,05 грамм/литр, 0,1 грамм/литр, 0,15 грамм/литр, 0,2 грамм/литр, 0,25 грамм/литр и 0,3 грамм/литр от рабочего состава; и компонент С присутствует в порядке возрастающей предпочтительности в количестве менее приблизительно 15 грамм/литр, 10 грамм/литр, 5 грамм/литр, 3 грамм/литр, 1 грамм/литр и 0,5 грамм/литр от рабочего состава. Наиболее предпочтительно компонент С присутствует в возрастающем порядке предпочтительности в количестве приблизительно 4 грамм/литр, 2 грамм/литр, 1,4 грамм/литр, 0,7 грамм/литр, 0,6 грамм/литр, 0,5 грамм/литр и 0,4 грамм/литр от рабочего состава. Достаточные количества компонентов А включаются в рабочий состав для получения адекватной моющей способности. Желательно, чтобы пропорция А:С в рабочем составе в порядке возрастающей предпочтительности составляла по меньшей мере 1:1, 1,5:1, 2,2:1, 3,6:1 и 7:1. В концентрированном составе концентрация компонента С выше, чем в рабочем составе. Обычно концентрация будет в 5-100 раз выше в концентрированном составе. Компонент С предпочтительно присутствует в концентрированном составе в количестве более чем от приблизительно 5 грамм/литр до приблизительно 100 грамм/литр от концентрированного состава. Более предпочтительно компонент С присутствует в концентрированном составе в порядке возрастания предпочтительности в количестве более 5 грамм/литр, 10 грамм/литр, 20 грамм/литр, 30 грамм/литр, 40 грамм/литр, 50 грамм/литр от концентрата; и компонент С присутствует в порядке возрастающей предпочтительности в количестве менее 100 грамм/литр, 90 грамм/литр, 80 грамм/литр, 70 грамм/литр, 60 грамм/литр от концентрированного состава.
Чистящий состав согласно данному изобретению дополнительно характеризуется рабочими составами, имеющими более высокую точку помутнения, чем известные очистители. В некоторых вариантах данного изобретения рабочие составы имеют точку помутнения выше приблизительно 125°F (51,7°С). Более предпочтительно рабочие составы согласно настоящему изобретению, имеют точку помутнения выше, чем в возрастающем порядке предпочтительности 140°F (60,0°С), 150°F (65,6°С), 160°F (71,1°С) и 175°F (79,4°С); и наиболее предпочтительно рабочие составы согласно настоящему изобретению имеют точку помутнения выше приблизительно 190°F (87,8°С).
Чистящий состав согласно настоящему изобретению необязательно может быть объединен с составом, содержащим фтористое соединение. Соответственно чистящий состав необязательно дополнительно включает фтористый компонент (компонент D). Фтористый компонент предпочтительно получают из группы, состоящей из фтористоводородной кислоты, а также ее полных и частичных солей. Такие соли включают, например, фторид натрия и бифторид аммония. Несмотря на то что может быть использован сложный фторид, для получения желательного количества активного фтористого соединения требуется большие количества сложного фторида, поскольку гидролиз сложных фторидов для выделения необходимого активного фтористого соединения не так существенен, как гидролиз простого фторида.
Согласно одному из вышеупомянутых вариантов настоящего изобретения чистящий раствор является высококислотным. Обычно такой чистящий раствор имеет рН ниже 2,0. Количество неорганической кислоты, например фтористоводородной кислоты, может варьироваться в пределах в соответствии с вышеупомянутым диапазоном, таким образом может регулироваться рН чистящего раствора. рН чистящего раствора предпочтительно доводят до уровня от приблизительно 1,0 до приблизительно 1,8, при этом оптимальные результаты, т.е. высокий уровень очистки при минимальном травлении получают при величине рН чистящего раствора, составляющей от приблизительно 1,2 до приблизительно 1,5. Однако следует понимать, что для кислотных чистящих растворов количество свободной кислоты является предпочтительным параметром для определения содержания кислоты в растворе. При помощи свободной кислотности измеряют содержание минеральной кислоты в технологической ванне в отличие от кислотности, получаемой в результате гидролиза металлических ионов. Ее определяют, отбирая 10-мл образец рабочего состава (или технологической ванны) и добавляя фторид натрия или калия с целью комплексообразования любых металлических ионов и предотвращения гидролиза таких металлических ионов. Образец подвергают титрованию 0,1 М NaOH до конечной точки фенолфталеина. Результат определяют в виде числа мл, необходимых для достижения конечной точки. Свободную кислотность используют в сочетании с фтористым компонентом для поддержания желаемого уровня удаления металлических и неорганических загрязнителей. Свободную кислотность контролируют и пополняют при помощи автоматического контрольного оборудования. Поскольку пополнитель минеральной кислоты содержит поверхностно-активные вещества, данное измерение также является косвенной мерой содержания поверхностно-активного вещества. Содержание свободной кислоты предпочтительно составляет от 4 мл до 18 мл. Более предпочтительно свободная кислотность рабочего состава составляет от 7 мл до 12 мл, наиболее предпочтительно около 9 мл.
Рабочие составы согласно настоящему изобретению также характеризуются «общей кислотностью» и «реакционным продуктом». Общая кислотность определяет кислотность, обеспечиваемую содержанием минеральной кислоты в технологической ванне и гидролизом ионов алюминия. Ее определяют, отбирая 10-мл образец рабочего состава (или технологической ванны) и титруя его 0,1 М NaOH до конечной точки фенолфталеина. Результат определяют в виде числа мл, необходимых для достижения конечной точки. Реакционный продукт представляет собой арифметическую разницу между общей кислотностью и свободной кислотностью. Реакционный продукт приблизительно пропорционален количеству растворимого алюминия в технологической ванне со скоростью около 90 м.д. Al на мл реакционного продукта. Его часто рассматривают как косвенный индикатор маслянистой, загрязняющей нагрузки ванны. Высокий уровень реакционных продуктов является более экономичным, поскольку больше химических соединений остается в ванне. Однако если уровень реакционного продукта слишком высок, промывание остатков очистителя от контейнеров становится затруднительным и начинается накапливание маслянистых загрязнений, вызывая проблемы «разрыва пленки воды». Свободная кислотность реакционного продукта предпочтительно составляет 3,5х.
Из-за конкуренции комплексообразующего и диссоциирующего равновесия, в котором фтористое соединение может участвовать в рабочем водном жидком составе согласно данному изобретению, включающем фтористоводородную кислоту и/или многовалентные катионы, такие как алюминий и титан, которые могут образовывать сложные фторметаллатные анионы, предпочтительное содержание фтористого соединения в таких составах обозначают как «неактивный фторид», измеряемый при помощи чувствительного к фтористому соединению электрода и подобных ему приборов и способов, известных специалистам в данной области техники. Например, электрод такого типа описан в патенте США № 3431182, приводимом здесь в качестве ссылки.
Уровень «неактивного фторида» в контексте данного описания измеряют потенциометрически, используя стандартный раствор 120МС, коммерчески доступный от Henkel Surface Technologies, с применением чувствительного к фтористым соединениям электрода, выпускаемого Orion Instruments. Электрический потенциал, возникающий между чувствительным к фтористым соединениям электродом, погруженным в стандартный раствор при температуре окружающей среды, и стандартным сравнительным электродом, т.е. электродом Ag/AgCl, измеряют при помощи милливольтметра для измерения высокого полного сопротивления. Затем этот же чувствительный к фтористым соединениям электрод хорошо промывают, осторожно сушат с помощью впитывающей бумаги и погружают в образец состава согласно данному изобретению при температуре окружающей среды, а затем измеряют возникший потенциал между используемым чувствительным к фтористым соединениям электродом и упомянутым выше стандартным сравнительным электродом. Величину, полученную в результате погружения чувствительного к фтористым соединениям электрода в стандартный раствор, вычитают из величины, полученной в результате погружения чувствительного к фтористым соединениям электрода, погруженного в состав согласно данному изобретению, получая величины в милливольтах (в дальнейшем часто обозначаемые как «мВ»), в которых измеряют уровень неактивных фтористых соединений составов согласно данному изобретению.
Предпочтительное содержание неактивного фторида в рабочих составах согласно данному изобретению соответствует величинам в милливольтах, которые являются положительными относительно стандартного раствора. Поэтому более отрицательные величины в милливольтах соответствуют более высокой активности фтористых соединений, а более положительные величины в милливольтах - более низкой активности фтористых соединений. В рабочем составе согласно данному изобретению величина мВ предпочтительно составляет от приблизительно 5 мВ до приблизительно 30 мВ. Более предпочтительно величина мВ составляет от приблизительно 10 мВ до приблизительно 20 мВ; и наиболее предпочтительно - около 15 мВ. При использовании чистящего раствора алюминий растворяют с обрабатываемой поверхности с определенной скоростью. В целом, чистящие растворы согласно настоящему изобретению имеют такие рабочие характеристики, чтобы вначале (т.е. при нанесении) скорость растворения алюминия составляла от приблизительно 8 приблизительно до 25 миллиграмм на квадратный фут (от 0,009 до 0,027 мг/см2) обрабатываемой алюминиевой поверхности. Было установлено, что наилучшие результаты с минимальным травлением поверхности получают при скорости растворения алюминия от 9 до 20 миллиграмм на квадратный фут (от 0,01 до 0,022 мг/см2) обрабатываемой алюминиевой поверхности. Такая скорость растворения может быть достигнута при использовании чистящего раствора, содержащего от приблизительно 0,005 до приблизительно 0,1 грамм/литр фтористоводородной кислоты. Путем установления сравнительной потенциальной точки при помощи электрода потенциометрического типа при нанесении чистящего раствора и путем осуществления потенциальных измерений по мере обработки и очистки металлических поверхностей скорость растворения алюминия поддерживают в предпочтительном диапазоне, добавляя активное фтористое соединение, предпочтительно фтористоводородную кислоту. Таким образом, потенциометрический электрод используют в качестве нормы для определения времени регулирования количества активного фтористого соединения в растворе, а также для поддержания в нем достаточного количества активного фтористого соединения с целью получения желательной скорости растворения алюминия.
Активное фтористое соединение в чистящем растворе способствует удалению мелких частиц алюминия на металлическом субстрате, образовавшихся во время формования. Удивительной особенностью данного изобретения является то, что очистка может быть осуществлена при таком низком содержании фтористоводородной кислоты в растворе, как 0,005 грамм/литр. Предпочтительное количество фтористоводородной кислоты обеспечивает присутствие активного фтористого соединения, достаточного для удаления мелких частиц алюминия без сильного воздействия на нижележащую алюминиевую поверхность. Безусловно, количество активного фтористого соединения в чистящем растворе следует уменьшать, предпочтительно оно может восполняться добавлением фтористоводородной кислоты.
Обычно предпочтительно, чтобы вышеописанный состав согласно данному изобретению был по существу свободен от многих ингредиентов, использующихся в составах ранее для подобных целей в уровне техники. Такие ингредиенты включают шестивалентный хром, трехвалентный хром, феррицианид, ферроцианид, этоксилированные смолы и нонилфенолы. Композиции согласно настоящему изобретению предпочтительно включают менее приблизительно 1,0% таких ингредиентов. Более предпочтительно композиции согласно настоящему изобретению включают менее приблизительно 0,35% таких ингредиентов, и наиболее предпочтительно менее приблизительно 0,001% таких ингредиентов.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается чистящий состав для формованных металлических изделий. Чистящий состав согласно данному варианту включает воду и:
А) этоксилат спирта, имеющий формулу I
R1-ОН (I)
в которой R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащей от 12 до 80 атомов углерода;
B) неорганический компонент, регулирующий рН; и
С) по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество, отличное от компонента А.
Чистящий состав согласно данному варианту способен очищать наружную стенку алюминиевого контейнера при температуре, меньшей, чем точка помутнения чистящего состава, таким образом, что процентная величина общей площади поверхности наружной стенки, сохраняющей непрерывную пленку воды, превышает 50% после очистки алюминиевого контейнера чистящим составом (и промывания). Выбор R1 такой же, как и описанный выше выбор. Более того, реакционные условия, диапазоны и выбор этоксилата, неорганического компонента, регулирующего рН, и по меньшей мере одного поверхностно-активного вещества, отличного от компонента А, также являются такими же, как описано выше.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается чистящий состав для формованных металлических изделий. Чистящий состав согласно данному варианту включает воду и:
А) этоксилат спирта, имеющий формулу I
R1-ОН (I)
в которой R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащей от 12 до 80 атомов углерода, и этоксилат представляет собой 14 мол или более этоксилат;
B) неорганический компонент, регулирующий рН; и
С) по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество, отличное от компонента А.
Более того, реакционные условия, диапазоны и выбор этоксилата, неорганического компонента, регулирующего рН, и по меньшей мере одного поверхностно-активного вещества, отличного от компонента А, также являются такими же, как описано выше. Выбор R1 такой же, как и описанный выше выбор. И, наконец, выбор этоксилата, имеющего формулу I, такой же, как и описанный выше выбор, за исключением того, что этоксилат представляет собой 14 мол или более этоксилат. Этоксилат спирта, имеющего формулу I, предпочтительно представляет собой 14-30 мол этоксилат. Более предпочтительно этоксилат спирта, имеющего формулу I, предпочтительно представляет собой 10-25 мол этоксилат и наиболее предпочтительно 20 мол этоксилат.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается чистящий состав для формованных металлических изделий. Чистящий состав согласно данному варианту включает воду и:
А) этоксилат спирта, имеющий формулу I
R1-ОН (I)
в которой R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащей от 14 до 80 атомов углерода, а этоксилат представляет собой 10 мол или более этоксилат;
B) неорганический компонент, регулирующий рН; и
С) по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество, отличное от компонента А.
Этоксилат представляет собой 14, 15, 20, 30 или 40 мол этоксилат с возрастающей предпочтительностью. Максимальное количество этоксилатов обычно определяется пеной, обуславливающей характеристики компонента А. Слишком большое количество этоксилатов приводит к слишком сильному вспениванию. Более того, реакционные условия, диапазоны и выбор этоксилата, неорганического компонента, регулирующего рН, и по меньшей мере одного поверхностно-активного вещества, отличного от компонента А, также являются такими же, как описано выше. Выбор R1 такой же, как и описанный выше выбор, за исключением того, что R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащей от 14 до 80 атомов углерода. Согласно одному из изменений данного варианта R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащей от 14 до 22 атомов углерода. Более предпочтительно в соответствии с данным изменением R1 представляет собой насыщенное или ненасыщенное алифатическое соединение с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащей от 14 до 22 атомов углерода. Наиболее предпочтительно в соответствии с данным изменением R1 представляет собой насыщенное или ненасыщенное алифатическое соединение с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащей от 16 до 20 атомов углерода. Согласно другому предпочтительному варианту данного изменения R1 представляет собой насыщенное или ненасыщенное алифатическое соединение с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащей от 23 до 80 атомов углерода. Согласно еще одному предпочтительному варианту R1 представляет собой смесь алкилов с неразветвленной и разветвленной цепью, содержащих от 14 до 50 атомов углерода. Подобным образом выбор этоксилата, имеющего формулу I, такой же, как и описанный выше выбор, за исключением того, что этоксилат представляет собой 10 мол или более этоксилат. Более предпочтительно этоксилат спирта, имеющего формулу I, представляет собой 10-30 мол этоксилат. Более предпочтительно этоксилат спирта, имеющего формулу I, представляет собой 10-25 мол этоксилат и наиболее предпочтительно 20 мол этоксилат.
Другой вариант осуществления настоящего изобретения относится к способу очистки металла вышеописанным составом. В соответствии с данным вариантом осуществления изобретения очищаемый металл подвергают контакту с составами согласно настоящему изобретению. Поверхность металла должна быть очищена при помощи способов, обеспечивающих получение поверхности, полностью свободной от разрыва водной пленки. Чистящий раствор может быть нанесен на алюминиевую поверхность с использованием любого способа контакта, известного в данной области техники. Предпочтительно нанесение будет осуществляться традиционными способами распыления или окунания. Температура, при которой происходит контакт с металлом, предпочтительно составляет от приблизительно 60°F (15,6°С) приблизительно до 160°F (71,1°С). Более предпочтительно температура контакта составляет от приблизительно 90°F (32,2°С) приблизительно до 150°F (65,6°С), и наиболее предпочтительно от приблизительно 120°F (48,9°С) до 150°F (65,6°С). В этом заключается отличительное преимущество настоящего изобретения перед некоторыми известными способами, поскольку низкие рабочие температуры с хорошими результатами очистки предотвращают ускоренную коррозию и воздействие на обрабатывающее оборудование. Время контакта между рабочим составом согласно настоящему изобретению и обрабатываемым металлическим субстратом предпочтительно составляет от приблизительно 1 до приблизительно 1800 секунд. Более предпочтительно время контакта составляет от приблизительно 3 секунд до приблизительно 180 секунд и наиболее предпочтительно от приблизительно 30 до 120 секунд. Независимо предпочтительно, чтобы обработанная таким образом металлическая поверхность затем была перед сушкой промыта водой один или более раз. Обычно после стадии очистки и перед сушкой в печи, декорированием и нанесением санитарных лаков емкости один или более раз промывают водой.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения процесс промывания включает от одного до трех промываний водопроводной водой и окончательное промывание деионизированной водой. В целях экономии и эффективности промывки могут включать использования рециркулированных промывок в добавление к чистым (свежим) промывкам с регулированием или без регулирования их рН или проводимости. Такие, а также другие многочисленные схемы промывки хорошо известны специалистам в данной области техники.
Согласно другому варианту емкости, очищенные в соответствии с настоящим изобретением, могут быть промыты, а затем подвергнуты одному из нескольких последующих видов обработки по изменению поверхности по отдельности или в сочетании с целью придания определенных желательных характеристик поверхности емкостей. Например, емкости, очищенные способом согласно настоящему изобретению, могут быть промыты рециркулированной и/или свежей водой с последующей обработкой "конверсионным покрытием" с целью улучшения их устойчивости против образования пятен либо улучшения адгезии наносимых впоследствии декоративных покрытий или санитарных лаков, либо снижения статического коэффициента трения емкостей. Примеры таких модифицирующих поверхность обработок описаны в патентах США №№ 4184670, 437017, 5030323 и 5476601. Каждый из патентов упомянут здесь во всей своей полноте в качестве ссылки. Обычно конверсионное покрытие наносят на емкости на стадии 4 шести- или семиступечатых силовых разбрызгивающих аппаратов для промывания с последующими дополнительными промываниями перед сушкой в печи рециркулированной и свежей водопроводной водой и деионизированной водой.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения емкости могут быть очищены согласно настоящему изобретению и промыты, как описано ранее, модифицирующим поверхность агентом, растворенным в конечной деионизированной водной жидкости для промывания, либо в виде отдельной стадии после промывания свежей деионизированной водой. Некоторые характерные обработки «окончательной промывки» такого рода описаны в патентах США №№ 5080814 и 6040280. Каждый из патентов упомянут здесь во всей своей полноте в качестве ссылки.
Согласно еще одному варианту изобретения настоящее изобретение может быть использовано в сочетании с вышеописанными обработками поверхности «конверсионным покрытием» и «окончательной промывкой».
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается концентрированный чистящий состав. Этот концентрированный чистящий состав объединяют с водой, получая вышеописанный рабочий состав. Концентрированный чистящий состав включает каждый из компонентов, описанных выше для рабочей композиции. Упомянутыми компонентами являются вода и:
А) этоксилат спирта, имеющий формулу R1-ОН, в которой R1 представляет собой насыщенное или ненасыщенное алифатическое соединение с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащей от 12 до 22 атомов углерода;
B) неорганический компонент, регулирующий рН и не содержащий фтора;
С) по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество, отличное от компонента А; и, необязательно,
D) фтористое соединение; и
Е) противовспенивающие добавки.
Однако компоненты А, В и С присутствуют в больших количествах, чем в рабочем составе. Упомянутые компоненты предпочтительно присутствуют в количествах, примерно в 5-100 раз превышающих их содержание в рабочем составе.
Осуществление данного изобретения станет еще более понятным после изучения следующих неограничивающих рабочих примеров.
СПОСОБЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
1. Вспенивание
Характеристики вспенивания чистящего состава определяют следующим образом. Концентрат разбавляют в достаточной степени, получая 0,06% рабочий состав. Добавляют сульфат алюминия и бифторид аммония для получения искусственного реакционного продукта, соответствующего такому же разбавлению, и рН раствора доводят до 5 с помощью водного аммиака. Один литр раствора помещают в 4-литровый градуированный цилиндр, а затем через него при 86°F (30,0°С) барботируют азот со скоростью 1/2 литра в минуту, контролируя при этом общий объем жидкости (пена + жидкость) с интервалами в одну минуту в течение 10 минут или до тех пор, пока пена не достигнет верхней части градуированного цилиндра. Скорость образования пены характеризуется первоначальным объемом пены, который определяют как объем пены через 4 минуты. Пена также характеризуется ее постоянным объемом, представляющим собой объем пены через 10 минут после прекращения барботирования азотом.
2. Процентная величина свободной от разрывов пленки воды
Процентная величина свободной от разрывов пленки воды является мерой способности чистой поверхности удерживать непрерывную, свободную от разрывов пленку воды. Процентную величину свободной от разрывов пленки воды определяют путем визуальной оценки квалифицированным специалистом как процентную величину общей площади поверхности, удерживающей непрерывную пленку воды. Данный тест по определению процентной величины свободной от разрывов пленки воды представляет собой вариант ASTM F22-02, приводимый здесь в качестве ссылки, согласно которому поверхность считают свободной от гидрофобных загрязнителей в том случае, если стекающий слой воды остается в виде тонкой непрерывной пленки на поверхности подвергаемого тесту металла. Данный тест по определению процентной величины свободной от разрывов пленки воды предназначен для количественного определения результатов качественного (проход/разрушение) теста ASTM. Данный тест помогает определить эффективность очистителей путем количественной оценки свободной от разрывов пленки воды площади на металлической поверхности.
Пример 1
Концентрированные чистящие растворы получают в соответствии с составами, указанными в таблице 1. Содержание каждого компонента представлено в весовых процентах от общего состава концентрата. Концентраты А, В, С и D соответствуют чистящим растворам согласно настоящему изобретению. Концентрат М соответствует коммерчески доступному высокоэффективному очистителю. Рабочие составы концентрата М характеризуются тем, что они имеют точку помутнения 39°С (102°F), а концентрата А тем, что они имеют точку помутнения 64°С (147°F). Рабочие составы для каждого концентрата получают, добавляя 12,82 граммов концентрата к литру воды (обозначены как составы А-М). Рабочие составы дополнительно включают достаточное количество фтористоводородной кислоты, обеспечивая потенциал фтористого соединения около 15 мВ, измеряемый вышеописанным способом. Рабочие составы дополнительно характеризуются содержанием свободной кислоты около 9 мл, общей кислотностью около 22 и реакционным продуктом около 13. К рабочим составам добавляют 3500 м.д. металлических рабочих загрязнителей, обычно обнаруживаемых в качестве примесей в промышленных жидкостях для промывки емкостей и включающих общедоступные жидкости для обработки металлов и гидравлическое масло.
Алюминиевые емкости очищают рабочими жидкостями, имеющими составы, указанные в таблице 1, в соответствии со способами, описанными в патенте США № 6040280, колонка 10, строки 34-46, приводимом здесь в качестве ссылки со следующими изменениями: предпочтительными являются любые модификации, однозначно описанные в данной заявке; нанесение конверсионного покрытия на стадии #4, представленной в таблице 1 сравнительного патента, опущено; использование смазки и кондиционера для поверхности на стадии #7, представленной в таблице 1 сравнительного патента, также опущено. Алюминиевые емкости, используемые в тестах, описываемых в данной заявке, были получены с промышленных заводов по производству емкостей.
В таблице 2 указаны точки помутнения рабочих составов, полученных из концентратов А, В, С и D.
| Таблица 1 Процентное содержание по весу в чистящих концентратах |
|||||||||||||
| Компонент | A | B | C | D | E | F | G | H | I | J | K | L | M |
| Вода | 55,0 | 55,0 | 55,0 | 57,0 | 45,0 | 43,52 | 58,5 | 50,5 | 50,5 | 50,5 | 50,5 | 54,8 | 52,0 |
| 93% H2SO4 | 37,0 | 37,0 | 37,0 | 37,0 | 45,0 | 45,58 | 34,5 | 37,0 | 37,0 | 37,0 | 37,0 | 37,2 | 37,0 |
| Triton DF-16 | 9,3 | 10,12 | |||||||||||
| Plurafac D-25 | 0,7 | 0,78 | 3,0 | 6,25 | |||||||||
| Genapol TP-1454 | 4,0 | 4,0 | 2,4 | ||||||||||
| Chemax AR-497 | 6,25 | 6,25 | 6,25 | 6,25 | 5,5 | ||||||||
| Triton CF-10 | 6,25 | ||||||||||||
| Antarox LF-330 | 6,25 | ||||||||||||
| Trycol 6720 | 6,25 | ||||||||||||
| Tergitol NP-9 | 4,665 | ||||||||||||
| Surfonic LF-17 | 4,0 | 3,335 | 5,5 | ||||||||||
| Plurafac RA-30 | 4,0 | ||||||||||||
| Genapol O-200 | 4,0 | 4,0 | |||||||||||
| Tomadol 45/13 | 4,0 | 3,56 |
| Таблица 2 Точки помутнения составов согласно настоящему изобретению |
||
| Состав |
Точка помутнения,°F,
1% в деионизированной воде |
Точка помутнения,°С,
1% в деионизированной воде |
| А | 147 | 64 |
| В | 204 | 96 |
| С | 205 | 96 |
| D | 208 | 98 |
Эффективность чистящих растворов оценивают, подвергая предназначенные для испытаний алюминиевые емкости предварительному промыванию водной серной кислотой в течение около 30 секунд при температуре приблизительно 140°F (60,0°С), при этом жидкость для предварительного промывания имеет рН около 2,0. Предназначенные для испытаний емкости подвергают контакту с рабочими составами в течение приблизительно 60 секунд при температуре около 145°F (62,8°С). Затем емкости для испытаний подвергают контакту с более разбавленными рабочими составами (50 мл очищающей ванны на литр рабочего состава) при температурах окружающей среды в течение 30 секунд. Такой более разбавленный рабочий состав имитирует обработку в коммерческих моечных машинах для емкостей. После этого емкости промывают водопроводной водой в течение приблизительно 30 секунд, а затем деионизированной водой в течение приблизительно 90 секунд. Емкости оценивают следующим образом.
Алюминиевые поверхности исследуют на наличие свободной от разрывов пленки воды. В таблице 3 указаны средние процентные величины свободных от разрывов пленок воды на наружной поверхности четырех исследуемых емкостей. Процентная величина свободной от разрывов пленки воды представляет собой процентную величину поверхности, свободной от разрывов пленки воды. В таблице 4 указаны средние процентные величины свободных от разрывов пленок воды на внутренней поверхности 4 исследуемых емкостей. Указано количество рабочего состава, полученного из концентратов А-М, в свежеприготовленных концентратах (день 0) и в концентратах, которые выдерживались в течение 7 дней при температуре 140°F (60,0°С). Визуальные исследования показали, что рабочие составы, соответствующие концентратам А, В, С, D и I, имеют большую величину свободной от разрывов пленки воды, чем составы Е-Н и J-M.
| Таблица 3 Средние процентные величины свободных от разрывов пленок воды на наружной поверхности стенок после обработки |
||
| Состав |
День 0
(после получения) |
День 7 |
| A | 100 | 98 |
| B | 100 | 100 |
| C | 91 | 70 |
| D | 91 | 76 |
| E | 20 | 20 |
| F | 4 | 1 |
| G | 54 | 31 |
| H | 51 | 43 |
| I | 94 | 89 |
| J | 56 | 31 |
| K | 43 | 20 |
| L | 35 | 19 |
| M | 73 | 39 |
| Таблица 4 Средние процентные величины свободных от разрывов пленок воды на внутренней поверхности стенок после обработки |
||
| Состав |
День 0
(после получения) |
День 7 |
| A | 100 | 100 |
| B | 100 | 100 |
| C | 100 | 100 |
| D | 100 | 100 |
| E | 100 | 100 |
| F | 100 | 96 |
| G | 100 | 100 |
| H | 100 | 100 |
| I | 100 | 100 |
| J | 100 | 100 |
| K | 100 | 100 |
| L | 100 | 100 |
| M | 100 | 100 |
В таблицах 5 и 6 представлены характеристики вспенивания рабочих составов, полученных из свежих и состаренных составов А-М, указанных в таблице 4. Несмотря на адекватную величину свободной от разрывов пленки воды на наружной поверхности состав концентрата I имеет неприемлемые характеристики вспенивания. Как следует из таблицы 6, несмотря на то что состав А согласно настоящему изобретению пенится лучше, чем составы из концентратов В, С и D, наблюдается быстрое исчезновение пены. Более того, после семи дней старения наблюдается небольшое повышение уровня вспенивания. В таблице 6 указан объем пены через 10 минут после прекращения барботирования газа. Более того, характеристики вспенивания составов А, В, С и D согласно настоящему изобретению являются неприемлемо высокими.
| Таблица 5 Объем пены в мл, получаемый в результате 4-минутного барботирования газа |
||
| Состав |
День 0
(после получения) |
День 7 |
| A | 2050 | 2050 |
| B | 200 | 250 |
| C | 250 | 250 |
| D | 250 | 300 |
| E | 850 | 1350 |
| F | 1350 | 1650 |
| G | 2200 | 2150 |
| H | 600 | 1350 |
| I | 2350 | 2050 |
| J | 600 | 450 |
| K | 250 | 350 |
| L | 2350 | 2250 |
| M | 500 | 300 |
| Таблица 6 Объем пены в мл, получаемый в результате 4-минутного барботирования газа и 10-минутного распада |
||
| Состав |
День 0
(после получения) |
День 7 |
| A | 0 | 0 |
| B | 0 | 0 |
| C | 0 | 0 |
| D | 0 | 0 |
| E | 0 | 0 |
| F | 0 | 0 |
| G | 0 | 0 |
| H | 0 | 200 |
| I | 200 | 0 |
| J | 0 | 0 |
| K | 0 | 0 |
| L | 1050 | 2100 |
| M | 0 | 0 |
В таблице 7 представлены средние процентные величины свободных от разрывов пленок воды на наружных поверхностях стенок алюминиевых емкостей, очищенных рабочими составами чистящей композиции, включающей этоксилат, имеющий формулу I, в которой R1 содержит от 10 до 50 атомов углерода и от 5 до 40/41 этоксилатов. Число атомов углерода, количество этоксилатов и структуры в таблице 7 представляют номинальные описания компонентов, используемых соответствующими производителями. Специалистам в данной области техники известно, что этоксилированные спирты обычно представляют собой смеси продуктов, включающих диапазон чисел атомов углерода, степень этоксилирования и соотношение линейных и разветвленных спиртов. В данной области техники также известно, что такие вещества идентифицируют по среднему числу атомов углерода, среднему количеству карбоксилатов или диапазону атомов углерода в основных компонентах. Более того, было также установлено, что следующие соединения обеспечивают удовлетворительную или повышенную процентную величину свободной от разрывов пленки воды: компонент А представляет собой 15 мол этоксилат, а R1 представляет собой 85% разветвленный алкил, содержащий 13 атомов углерода; компонент А представляет собой 11-12 мол этоксилат, а R1 представляет собой 85% линейный алкил, содержащий 12-15 атомов углерода; компонент А представляет собой 10 мол этоксилат, а R1 представляет собой линейный алкил, содержащий 16 атомов углерода; и компонент А представляет собой 10 мол этоксилат, а R1 представляет собой линейный алкил, содержащий 18 атомов углерода, компонент А представляет собой 12-13 мол этоксилат, а R1 представляет собой 85% линейный алкил, содержащий 14-15 атомов углерода. Без привязывания к какой-либо одной конкретной теории предполагается, что желательной является смесь линейных и разветвленных R1. Данные показывают, что относительно всех рассмотренных длин цепей углерода все этоксилаты, содержащие 20 или более атомов углерода, имеют высокую процентную величину свободной от разрывов пленки воды.
| Таблица 7 Средняя процентная величина свободной от разрывов пленки воды на наружных поверхностях стенок для различных сочетаний числа атомов углерода в спирте и числа карбоксилатов |
|||
| Атомы углерода в спирте | Число этоксилатов | Вид спирта | % Свободной от разрывов пленки воды |
| 10 | 8 | 85% линейный, 15% разветвленный |
2 |
| 11 | 7 | 85% линейный, 15% разветвленный |
0 |
| 11 | 9 | 85% линейный, 15% разветвленный |
2 |
| 11 | 11 | 85% линейный, 15% разветвленный |
1 |
| 11 | 8 | Линейный | 4 |
| 12 | 22 | Линейный | 100 |
| 13 | 7 | 85% линейный, 15% разветвленный |
8 |
| 13 | 5 | Разветвленный | 37 |
| 13 | 8 | Разветвленный | 0 |
| 13 | 9 | Разветвленный | 0 |
| 13 | 12 | Разветвленный | 1 |
| 13 | 15 | Разветвленный | 26 |
| 13 | 16 | Разветвленный | 11 |
| 13 | 20 | Разветвленный | 41 |
| 13 | 30/31 | Разветвленный | 67 |
| 13 | 40/41 | Разветвленный | 84 |
| 14 | 7 | 85% линейный, 15% разветвленный |
8 |
| 14 | 9 | 85% линейный, 15% разветвленный |
16 |
| 14 | 12 | 85% линейный, 15% разветвленный |
53 |
| 14 | 6 | Линейный | 1 |
| 14 | 7 | Линейный | 5 |
| 14 | 8 | Линейный | 0 |
| 14 | 9 | Линейный | 0 |
| 14 | 12 | Линейный | 15 |
| 14-15 | 12-13 | 85% линейный, 15% разветвленный |
88 |
| 16 | 10 | Линейный | 95 |
| 16 | 20 | Линейный | 100 |
| 18 | 10 | Линейный | 52 |
| 18 | 20 | Линейный | 100 |
| 25 | 30/31 | Линейный | 96 |
| 50 | 16 | Линейный | 11 |
Несмотря на то что различные варианты осуществления данного изобретения были проиллюстрированы и описаны, не предполагается, что упомянутые варианты иллюстрируют и описывают все возможные виды данного изобретения. Термины, использованные в описании, являются описательными, а не ограничивающими терминами, поэтому подразумевается, что различные изменения допустимы, если они не нарушают сущность и объем данного изобретения.
1. Чистящий состав для формованных изделий из алюминия и алюминиевых сплавов, включающий воду и А) этоксилат спирта, имеющего формулу R1-OH, в которой R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий от 12 до 80 атомов углерода, В) неорганический компонент, регулирующий рН, присутствующий в таком количестве, что рН чистящего состава составляет менее 2, и С) по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество, отличное от компонента А, и имеющий уменьшение средней процентной величины свободной от разрывов площади водной пленки после 7 дней старения менее 50%.
2. Чистящий состав по п.1, в котором точка помутнения чистящего состава превышает 125°F (51,7°С).
3. Чистящий состав по п.1, который способен очищать наружную стенку алюминиевой емкости и имеет процентную величину общей площади поверхности наружной стенки, удерживающей непрерывную пленку воды, после очистки алюминиевой емкости чистящим составом более 50%.
4. Чистящий состав по п.1, в котором R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий от 14 до 22 атомов углерода.
5. Чистящий состав по п.1, в котором R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий от 16 до 20 атомов углерода.
6. Чистящий состав по п.1, в котором R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащей от 23 до 80 атомов углерода.
7. Чистящий состав по п.1, в котором R1 представляет собой смесь алкилов с неразветвленной и разветвленной цепью, содержащих от 14 до 50 атомов углерода.
8. Чистящий состав по п.1, в котором R1 представляет собой
СН3(СН2)7-СН=СН(СН2)8-, СН3(СН2)17- или СН3(СН2)13-14-.
9. Чистящий состав по п.1, в котором компонент А представляет собой 5-80 моль этоксилат.
10. Чистящий состав по п.9, в котором компонент А представляет собой 5-80 моль этоксилат и R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий от 20 до 70 атомов углерода.
11. Чистящий состав по п.10, в котором компонент А представляет собой 15 моль этоксилат и R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий 13 атомов углерода, или
компонент А представляет собой 11-12 моль этоксилат и R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий от 12 до 15 атомов углерода, или
компонент А представляет собой 10 моль этоксилат и R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий 16 атомов углерода, или
компонент А представляет собой 10 моль этоксилат и R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий 18 атомов углерода, или
компонент А представляет собой 12-13 моль этоксилат и R1 представляет собой 85% линейный алкил, содержащий 14-15 атомов углерода.
12. Чистящий состав по п.1, в котором компонент А представляет собой 14 моль или более этоксилат.
13. Чистящий состав по п.1, в котором R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий от 14 до 80 атомов углерода и этоксилат представляет собой 10 моль или более этоксилат.
14. Чистящий состав по п.13, в котором по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество, отличное от компонента А, представляет собой поверхностно-активное вещество, выбранное из группы, состоящей из пропоксилированных спиртов, натрия 2-этилгексилсульфата, полиэтоксилированных спиртов с неразветвленной цепью, модифицированных полиэтоксилированных спиртов с неразветвленной цепью, алкил полиэтоксилированных простых эфиров, содержащих концевые группы пропоксилата, модифицированных оксиэтилированных спиртов с неразветвленной цепью, октилфеноксиполиэтоксиэтанола, блок-сополимеров на основе оксида этилена и оксида пропилена, а также их смесей.
15. Изделие из алюминия и алюминиевых сплавов, обработанное чистящим составом по п.1.
16. Чистящий состав по п.1, в котором этоксилат спирта, имеющего формулу R1-OH, присутствует в количестве от 0,05 до 15 г/л от чистящего состава, по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество, отличное от компонента А, присутствует в количестве от 0,05 до 15 г/л от чистящего состава и неорганическая кислота присутствует в положительном количестве, менее или равном 20 г/л чистящего состава.
17. Чистящий состав по п.1, в котором соотношение этоксилата спирта, имеющего формулу R1-OH, к по меньшей мере одному поверхностно-активному веществу, отличному от компонента А, составляет по меньшей мере 1:1.
18. Чистящий состав по п.1, в котором этоксилат спирта, имеющего формулу R1-OH, присутствует в количестве, превышающем от 15 до 200 г/л от чистящего состава, по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество, отличное от компонента А, присутствует в количестве, превышающем от 15 до 200 г/л от чистящего состава и неорганическая кислота присутствует в положительном количестве менее 600 г/л чистящего состава.
19. Чистящий состав для формованных изделий из алюминия и алюминиевых сплавов, включающий воду и А) этоксилат спирта, имеющего формулу R1-OH, в которой R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий от 12 до 80 атомов углерода, В) неорганический компонент, регулирующий рН, присутствующий в таком количестве, что рН чистящего состава составляет менее 2 или находится в интервале от 9 до 13, и С) по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество, отличное от компонента А, который способен очищать наружную стенку алюминиевой емкости и имеет процентную величину общей площади поверхности наружной стенки, удерживающей непрерывную пленку воды, после очистки алюминиевой емкости чистящим составом более 50%.
20. Чистящий состав по п.19, в котором R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий от 14 до 22 атомов углерода.
21. Чистящий состав по п.19, в котором R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий от 16 до 20 атомов углерода.
22. Чистящий состав по п.19, в котором R1 представляет собой насыщенный алкил, содержащий от 16 до 20 атомов углерода.
23. Чистящий состав по п.19, в котором R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий от 23 до 80 атомов углерода.
24. Чистящий состав по п.19, в котором R1 представляет собой смесь алкилов с неразветвленной и разветвленной цепью, содержащих от 14 до 50 атомов углерода.
25. Чистящий состав по п.19, в котором R1 представляет собой СН3(СН2)7-СН=СН(СН2)8-, СН3(СН2)17- или CH3(CH2)13-14-.
26. Чистящий состав по п.19, в котором компонент А представляет собой 5-80 моль этоксилат.
27. Чистящий состав для формованных изделий из алюминия и алюминиевых сплавов, включающий воду и А) этоксилат спирта, имеющего формулу R1-OH, в которой R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий от 12 до 80 атомов углерода, В) неорганический компонент, регулирующий рН, присутствующий в таком количестве, что рН чистящего состава составляет менее 2 или находится в интервале от 9 до 13, и С) по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество, отличное от компонента А, при этом точка помутнения рабочего состава чистящей композиции превышает 125°F (51,7°С).
28. Чистящий состав по п.27, в котором точка помутнения чистящего состава превышает 150°F (65,6°С).
29. Чистящий состав по п.27, в котором R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий от 14 до 22 атомов углерода.
30. Чистящий состав по п.27, в котором R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий от 16 до 20 атомов углерода.
31. Чистящий состав по п.27, в котором R1 представляет собой насыщенный алкил, содержащий от 16 до 20 атомов углерода.
32. Чистящий состав по п.27, в котором R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий от 23 до 80 атомов углерода.
33. Чистящий состав по п.27, в котором R1 представляет собой смесь алкилов с неразветвленной и разветвленной цепью, содержащих от 14 до 50 атомов углерода.
34. Чистящий состав по п.27, в котором R1 представляет собой СН3(СН2)7-СН=СН(СН2)8-, СН3(СН2)17- или СН3(СН2)13-14-.
35. Чистящий состав по п.27, в котором компонент А представляет собой 5-80 моль этоксилат.
36. Чистящий состав для формованных изделий из алюминия и алюминиевых сплавов, включающий воду и А) этоксилат спирта, имеющего формулу R1-OH, в которой R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий от 12 до 80 атомов углерода, и этоксилат представляет собой 14 моль или более этоксилат, В) неорганический компонент, регулирующий рН, присутствующий в таком количестве, что рН чистящего состава составляет менее 2 или находится в интервале от 9 до 13, и С) по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество, отличное от компонента А.
37. Чистящий состав по п.36, в котором точка помутнения чистящего состава превышает 125°F (51,7°С).
38. Чистящий состав по п.36, в котором неорганический компонент, регулирующий рН, представляет собой неорганическую кислоту или основание.
39. Чистящий состав по п.36, в котором R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий от 14 до 22 атомов углерода.
40. Чистящий состав по п.36, в котором R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий от 16 до 20 атомов углерода.
41. Чистящий состав по п.36, в котором R1 представляет собой насыщенный алкил, содержащий от 16 до 20 атомов углерода.
42. Чистящий состав по п.36, в котором R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий от 23 до 80 атомов углерода.
43. Чистящий состав по п.36, в котором R1 представляет собой смесь алкилов с неразветвленной и разветвленной цепью, содержащих от 14 до 50 атомов углерода.
44. Чистящий состав по п.36, в котором R1 представляет собой СН3(СН2)7-СН=СН(СН2)8-, СН3(СН2)17- или СН3(СН2)13-14-.
45. Чистящий состав для формованных изделий из алюминия и алюминиевых сплавов, включающий воду и А) этоксилат спирта, имеющего формулу R1-OH, в которой R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий от 14 до 80 атомов углерода, и этоксилат представляет собой 10 моль или более этоксилат, В) неорганический компонент, регулирующий рН, присутствующий в таком количестве, что рН чистящего состава составляет менее 2 или находится в интервале от 9 до 13, и С) по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество, отличное от компонента А.
46. Чистящий состав по п.45, в котором R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий от 14 до 22 атомов углерода.
47. Чистящий состав по п.45, в котором R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий от 16 до 20 атомов углерода.
48. Чистящий состав по п.45, в котором R1 представляет собой насыщенный алкил, содержащий от 16 до 20 атомов углерода.
49. Чистящий состав по п.45, в котором R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий от 23 до 80 атомов углерода.
50. Чистящий состав по п.45, в котором R1 представляет собой смесь алкилов с неразветвленной и разветвленной цепью, содержащих от 14 до 50 атомов углерода.
51. Чистящий состав по п.45, в котором R1 представляет собой СН3(СН2)7-СН=СН(СН2)8-, СН3(СН2)17- или СН3(СН2)13-14-.
52. Чистящий состав по п.45, в котором компонент А представляет собой 5-80 моль этоксилат.
53. Способ очистки поверхности изделий из алюминия и алюминиевых сплавов, включающий контактирование поверхности изделий из алюминия и алюминиевых сплавов с чистящим составом при достаточной температуре и в течение достаточного периода времени для очистки поверхности изделий из алюминия и алюминиевых сплавов, где чистящий состав включает воду и А) этоксилат спирта, имеющего формулу R1-OH, в которой R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий от 12 до 80 атомов углерода, В) неорганический компонент, регулирующий рН, и С) по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество, отличное от компонента А, при этом чистящий состав способен очищать наружную стенку алюминиевой емкости и имеет процентную величину общей площади поверхности наружной стенки, удерживающей непрерывную пленку воды, после очистки алюминиевой емкости чистящим составом, более 50%.
54. Способ по п.53, в котором поверхность изделий из алюминия и алюминиевых сплавов подвергают контакту с чистящим раствором в течение от приблизительно 1 до приблизительно 1800 с.
55. Способ по п.53, в котором поверхность изделий из алюминия и алюминиевых сплавов подвергают контакту с чистящим составом при температуре от 60°F (15,6°С) до 180°F (82,2°C).
56. Способ по п.53, дополнительно включающий промывание поверхности изделий из алюминия и алюминиевых сплавов водой и сушку поверхности изделий.
57. Способ по п.56, дополнительно включающий нанесение конверсионного покрытия на очищенное алюминиевое изделие.
58. Способ по п.56, дополнительно включающий контактирование поверхности изделий из алюминия и алюминиевых сплавов с модифицирующим поверхность агентом.
59. Способ по п.56, в котором R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий от 14 до 22 атомов углерода.
60. Способ по п.56, в котором R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий от 16 до 20 атомов углерода.
61. Способ по п.56, в котором R1 представляет собой насыщенный алкил, содержащий от 16 до 20 атомов углерода.
62. Способ по п.56, в котором R1 представляет собой насыщенный или ненасыщенный алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, содержащий от 23 до 80 атомов углерода.
63. Способ по п.56, в котором R1 представляет собой смесь алкилов с неразветвленной и разветвленной цепью, содержащих от 14 до 50 атомов углерода.
