DE69121149T2

DE69121149T2 - Reinigungsverfahren

Info

Publication number: DE69121149T2
Application number: DE69121149T
Authority: DE
Inventors: Kenneth Thomas Dishart; David Starrett Lermond
Original assignee: Petroferm Inc
Current assignee: Petroferm Inc
Priority date: 1990-08-27
Filing date: 1991-08-23
Publication date: 1997-02-13
Anticipated expiration: 2011-08-24
Also published as: CN1059365A; KR960000598B1; KR920004560A; JP3135142B2; EP0474053A1; JPH04232288A; CA2049594C; CN1037979C; US5096501A; CA2049594A1; EP0474053B1; SG48412A1; DE69121149D1

Description

ÖKOLOGISCH SICHERES REINIGUNGSVERFAHREN

Die vorliegende Erfindung betrifft ein ökologisch sicheres Reinigungsverfahren zum Entfernen von Verunreinigungen von einer Substratoberfläche, bei dem eine Wasserspülung angewandt wird, wobei das Wasser wiederverwendet wird.
Eine Anzahl von Patenten betrifft das Entfernen von Verunreinigungen von speziellen Substratoberflächen.
Das U.S.-Patent 4 673 524 an Dean offenbart einen Reiniger, der zum Reinigen von Händen und schwer zu entfernendem, unangenehmen Material wie modernem, kataysiertem Fahrzeuglack, schnelltrocknender Tinte von Druckern durch die Verwendung einer Mehrkomponenten-Zusammensetzung, die 25 - 65 Gew.-% einer Mischung eines zweibasigen Esters mit Dimethylsuccinat, Dimethylglutarat und Dimethyladipat, 5 - 25 Gew.-% Dipropylen-9 glycolmethylether, 5 - 25 Gew.-% geruchlose Waschbenzine, 4 - 9 Gew.-% Triethanolamin, 5 - 15 Gew.-% Octylphenoxypolyethoxyethanol, 1 - 3 Gew.-% Nonylphenolethoxylat und 8 - 18 Gew.-% Tallölfettsäure enthält, geeignet ist.
Das U.S.-Patent 4 780 235 an Jackson offenbart eine Lackentferner-Zusammensetzung mit niedriger Toxizität, die C&sub1;-C&sub4;-Dialkylester einer zweibasigen, aliphatischen C&sub4;-C&sub6;- Säure, einen Aktivator, ein Verdickungsmittel, ein Tensid und wenigstens ein anderes organisches, kein Halogen enthaltendes Lösungsnittel umfaßt.
Das U.S.-Patent 4 640 719 an Hayes et al. offenbart die Verwendung von Terpenverbindungen bei der Reinigung von gedruckten Schaltungen. Dieses Patent offenbart die Reinigung von restlichem Flußmittel und insbesondere Colophonium-Lötflußmittel und Klebeband-Rückständen, wobei Terpenverbindungen wie Pinen einschließlich seines α- und β-Isomers, γ-Terpinen, δ-3- Caren, Limonen und Dipenten verwendet werden, wobei Limonen und Dipenten bevorzugt sind. Bei Dipenten handelt es sich um die racemische Mischung der optisch aktiven Limonenisomere. Dieses Patent offenbart weiterhin, daß diese Terpenverbindungen in Wasser fast vollständig unlöslich sind und nicht direkt mit Wasser weggespült werden können. Daher werden in einer bevorzugten Ausführungsform Terpenverbindungen mit einen oder mehreren emulgierenden Tensiden kombiniert, die dazu in der Lage sind, Terpene mit Wasser zu emulgieren, um deren Entfernung zu erleichtern.
Das U.S.-Patent 4 867 800 offenbart die Reinigung von Substraten aus gedruckten Leiterplatten mit einer Kombination aus einem zweibasigen Ester und Terpen.
Das U.S.-Patent 4 934 391 an Eutch et al. offenbart das Entfernen von Colophonium-Lötflußmittel oder Resist-Rückständen durch die Verwendung eines zweibasigen Esters und eines emulgierenden Tensids. Bei einer bestimmten Ausführungsform wird eine Kombination aus Terpenen und zweibasigen Estern offenbart.
EP-A-0 412 475 offenbart das Reinigen von Flußmittel-Rückstand durch eine Zusammensetzung, die einen zweibasigen Ester, ein Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel und Tensid umfaßt. Sie wurde nach dem Prioritätsdatum der vorliegenden Erfindung veröffentlicht.
Mit dem Erscheinen engerer Restriktionen mit Hinsicht auf die Verwendung von CFCWS und Chlorkohlenstoff-Lösungsmitteln stehen Metallhersteller und andere Hersteller einer Wahl zwischen vielen Optionen zur Erfüllung ihrer Reinigungserfordernisse gegenüber. Diese umfassen brennbare Alkohole, Lösungsmittel mit einem hohen Flammpunkt, halbwässrige Reiniger auf der Grundlage von Terpenen oder Terpenen/zweibasigen Estern und wässrige Reiniger. Alkohole reinigen gut, sind aber brennbar, Lösungsmittel mit einem hohen Flammpunkt hinterlassen Rückstände, die langsam trocknen, Terpene weisen unerwünscht niedrige Flammpunkte und unerwünschte Gerüche auf, zweibasige Ester sind ein schlechtes Lösungsmittel für Öle und Fette, und wässrige Reiniger sind für das Entfernen von schweren Ölen und Fetten aus engen Zwischenräumen unwirksam. Darüber hinaus verursachen wässrige und halbwässrige Reiniger Abfallbeseitigungsprobleme, sofern die entfernten Verunreinigungen nicht wirksam vom Abwasser abgetrennt werden können.
Es besteht eine Notwendigkeit für einen halbwässrigen Reiniger, der für die Entfernung von Verunreinigungen wie Öl und Fett wirksam ist, biologisch abbaubar ist, eine niedrige Toxizität aufweist, sich leicht vom Spülwasser trennt, einen milden Geruch und einen hohen Flammpunkt aufweist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Verunreinigungen von einer Oberfläche eines Substrats, umfassend die Schritte des:
(a) Auftragens einer Reinigungszusammensetzung auf eine Oberfläche eines ersten Substrats,
(b) Spülens der Oberfläche des Substrats mit Wasser, wodurch die Verunreinigungen und die Reinigungszusammensetzung entfernt werden,
(c) Sammeins einer Kombination aus den Verunreinigungen, der Reinigungszusammensetzung und des Spülwassers und Ermöglichens der Abtrennung der Verunreinigungen enthaltenden Reinigungszusammensetzung vom Wasser,
(d) Zurückführens wenigstens eines Teils des Wassers aus Schritt (c) in einen Spülschritt auf ein zweites Substrat, auf das die Reinigungszusammensetzung aufgebracht wurde,
wobei die Reinigungszusammensetzung (i) ein flüssiges Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel mit einem Flammpunkt oberhalb von 37,7 ºC (100 ºF); (ii) einen Emulgator für das Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel und (iii) einen zweibasigen Ester umfaßt, wobei es sich bei der Reinigungszusammensetzung hauptsächlich um ein flüssiges Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel auf der Grundlage von Lösungsmittel, Emulgator und zweibasigem Ester handelt und wobei die Reinigungszusammensetzung die Fähigkeit aufweist, beim Mischen mit Wasser Phasen zu trennen.
Ein Schlüsselmerkmal der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit, ein Reinigungsverfahren auf eine ökologisch sichere Weise durchzuführen. Das gegenwärtige Verfahren ermöglicht das Auftragen einer Reinigungszusammensetzung auf eine Oberfläche eines Substrates, gefolgt von einem wässrigen Spülen, wodurch eine Kombination aus Verunreinigungen und der Reinigungszusammensetzung entfernt wird. Es wird in Betracht gezogen, daß die vorliegende Erfindung Unzulänglichkeiten von Verfahren nach dem Stand der Technik überwindet, wobei sich bei der Entsorgung eines Reinigungsmittels und eines Spülmaterials Probleme bieten.
Der für die Entfernung von Verunreinigungen verwendete Substrattyp wird variiert. Bevorzugte Substratmaterialien umfassen Stahl, rostfreien Stahl, Aluminium und dessen Legierungen, Kupfer und dessen Legierungen, Legierungen mit hohem Eisengehalt wie die Hastelbys und Nickellegierungen wie Monel. Auch aus Kunststoff und Glas hergestellte Gegenstände können gereinigt werden. Bei einem Aspekt der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei einem bevorzugten Substrat um eine eisenhaltige Legierung, und eine Reinigungslösung kann zusätzlich zu anderen Komponenten, die unten vollständiger beschrieben sind, einen Rostinhibitor enthalten.
Verunreinigungen, die aus dem Substrat entfernt werden, werden variiert und umfassen z.B. schwere und leichte Schmieröle, Metallbearbeitungs-Flüssigkeiten (Schneid-, Zieh- oder Maschinenöle), Fette, Schwabbel- oder Läppverbindungen, Teer, hochschmelzende Wachse und aus Teilchen bestehende Verunreinigung und dergleichen.
Ein Schlüsselaspekt in der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer speziell formulierten Reinigungszusammensetzung, die in Wasser unlöslich oder im wesentlichen unlöslich ist, so daß eine Phasentrennung leicht auftritt. Beim ersten Schritt des vorliegenden Verfahrens wird eine Reinigungszusammensetzung auf eine Substratoberfläche aufgetragen. Die Auftragungsweise der Reinigungszusammensetzung ist nicht kritisch und kann z.B. das Eintauchen des Substrates in die Reinigungszusammensetzung oder das Sprühen der Zusammensetzung umfassen. Bei einem Eintauchvorgang ist im allgemeinen ein gewisses Rühren des Reinigungsbades wünschenswert, wie durch untergetauchte Flüssigkeitsdüsen, mechanisches Rühren oder Ultraschall-Anwendung.
Nach dem ersten Schritt, bei dem die Reinigungslösung auf eine Substratoberfläche aufgetragen wird, wird eine zweite Stufe einer Spülung mit Wasser verwendet. Danach wird in einem dritten Schritt eine Mischung aus der Reinigungslösung, entfernter Verunreinigung und Spülwasser in einen Behälter gesammelt. Die Mischung wird stehen gelassen, wobei eine Phasentrennung der Reinigungszusammensetzung und des Spülwassers stattfindet. Aus Sicherheitserwägungen ist die Kohlenwasserstoff-Fraktion vorzugsweise in Tröpfchen in Wasser als der kontinuierlichen Phase suspendiert, anstatt daß Wasser in einem Kohlenwasserstoff suspendiert ist. Die Phasentrennung findet vorzugsweise fast sofort, wie innerhalb einer Minute, statt. Die Trenndauern können jedoch länger sein, wie bis zu einer oder drei Stunden, bei einem Nachteil eines niedrigeren Durchsatzes. Die Verwendung einer erhöhten Temperatur kann die Trenngeschwindigkeit erhöhen. Es gilt als vereinbart, daß es im Rahmen der Erfindung liegt, beim ersten Schritt Wasser mit der Reinigungslösung zu verwenden, wobei die Reinigungslösung vor einem Spülschritt auf die Substratoberfläche aufgetragen wird.
Die Oberflächen-Verunreinigung, insbesondere, wenn es sich um eine auf der Grundlage von Kohlenwasserstoff handelt, konzentriert und sammelt sich in der Reinigungszusammensetzung. Um ein Ansammeln von Verunreinigungen aufinakzeptable Konzentrationen zu vermeiden, sollte ein Teil der Reinigungslösung entfernt und z.B. durch Verbrennen ökologisch entsorgt werden. Bei einer Arbeitsweise im stationären Zustand eines Reinigungsverfahrens kann ein Teil der Reinigungszusammensetzung zur Verwendung mit anderen Substraten zurückgeführt werden. Es ist jedoch nicht erforderlich, daß die Reinigungszusammensetzung zurückgeführt wird, aber aus ökologischen Gründen ist eine solche Zurückführung bevorzugt.
In Gegensatz zur Reinigungszusammensetzung muß das Spülwasser zurückgeführt werden, damit es nach seiner Phasentrennung von der Reinigungszusammensetzung in einem weiteren Reinigungs schritt eingesetzt werden kann. Daher kann ein geschlossener Kreislauf verwendet werden, wobei das Spülwasser kontinuierlich von der Reinigungszusammensetzung getrennt und kontinuierlich in einem Spülschritt wiederverwendet wird.
Bei der vorliegenden Erfindung können in der Reinigungszusamnensetzung ein oder mehrere flüssige Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel verwendet werden. Der Typ der Kohlenwasserstoff- Komponente, die in der Erfindung nützlich ist, kann aus der weiten Klasse von aliphatischen und aromatischen Lösungsmittel ausgewählt werden. Das Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel weist die Fähigkeit auf, als Rückstand auf der Oberfläche des Substrates vorhanden zu sein, was bei der Entfernung von Verunreinigungen hilft. Bevorzugte Kohlenwasserstoff-Verbindungen oder -Mischungen weisen einen Flammpunkt von über 37,7 ºC (100 ºF), vorzugsweise von über 60 ºC (140 ºF), und noch bevorzugter von über 93,3 ºC (200 ºF) (Verfahren des geschlossenen Flammpunktprüfers nach Tagliabue), so daß sie nicht als entflammbare Flüssigkeiten eingestuft werden. Beispiele für solche Kohlenwasserstoff-Komponenten sind die von Erdöl abstammenden Lösungsmittel mit einem hohen Flammpunkt, wie Leichtbenzine, Naphthas und Aromaten, die leicht von einer Vielzahl von Lieferanten erhältlich sind. Spezielle Beispiele sind die Lösungsmittel "Isopar" von Exxon, "Soltrol" von Shell und "Hi-Sol" von Ashland. Eine hochbevorzugte Klasse von Lösungsmitteln ist aliphatisch. Gemäß der Erfindung ist ein Terpen-Kohlenwasserstoff ausgeschlossen.
Zusätzlich zum Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel wird wenigstens ein Emulgator verwendet. Bei einem bevorzugten Emulgator handelt es sich um ein nichtionisches, oberflächenaktives Mittel, d.h. ein Tensid, das funktioniert, indem es die Emulsionsbildung des Kohlenwasserstoff-Lösungsmittels im Wasserspülschritt erleichtert. Der Emulgator wird so ausgewählt, daß er eine ausreichende Emulgierkraft aufweist, um das Spülen ohne Bildung einer stabilen Emulsion zu fördern. Dieses Merkmal ist wichtig, da einer der primären Vorteile der Reinigungszusammensetzung in ihrer Fähigkeit besteht, sich an der Oberfläche des Spülwassers in eine zweite Schicht abzutrennen, die die von den gereinigten Gegenständen entfernten Verunreinigungen mit sich nimmt. Dies erleichtert die Rückführung des Wassers. Bei den Tensiden handelt es sich um nichtionische Alkoholethoxylate, wobei der Alkohol primär oder sekundär ist und 8 bis 20 Kohlenstoffeinheiten in der Kette aufweist, die linear oder verzweigt sein kann, und wobei die mittlere Anzahl der Ethoxylatgruppen 1 bis 7 beträgt.
In der vorliegenden Erfindung wird ein zweibasiger Ester oder eine Kombination aus zweibasigen Esterlösungsmitteln verwendet. Ein zweibasiger Ester wird nach seiner normalen Definition verwendet und umfaßt typische Dialkylester von Dicarbonsäuren (zweibasigen Säuren), die dazu in der Lage sind, Reaktionen der Estergruppe, wie die Hydrolyse und die Verseifung, einzugehen. Normalerweise können sie bei einem niedrigen und einem hohen pH-Wert zu ihren entsprechenden Alkoholen und zweibasigen Säuren oder Säuresalzen hydrolisiert werden. Bevorzugte dibasige Esterlösungsmittel sind: Dimethyladipat, Dimethylglutarat und Dimethylsuccinat und deren Mischungen. Es können andere, von Alkoholen abgeleitete Ester mit längerkettigen Alkylgruppen wie Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl und Amyl und deren Mischungen einschließlich von Methyl verwendet werden. Auch der Säureteil dieser Ester kann von anderen zweibasigen Säuren mit einer niedrigeren und höheren Molmasse, wie Oxal-, Malon-, Pimelin-, Kork- und Azelainsäure und deren Mischungen, einschließlich der bevorzugten zweibasigen Säuren, abstammen. Diese und andere Ester können verwendet werden, vorausgesetzt, daß sie im Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel löslich sind und nicht nach dem Verfahren des geschlossenen Flammpunktprüfers nach Tagliabue als entflammbare Flüssigkeiten (Flammpunkt bei oder über 37,7 ºC (100 ºF) und vorzugsweise über 60 ºC (140 ºF) eingestuft sind.
Obwohl die obige Klasse von zweibasigen Estern bei der Entfer nung von Verunreinigungen handhabbar ist, ist es in hohem Maße bevorzugt, daß der zweibasige Ester zweibasigen Dusobutylester umfaßt. Es ist gefunden worden, daß dieser Ester besonders wirksam dafür ist, eine Phasentrennung in einem kurzen Zeitraum zu ermöglichen, und es ist gefunden worden, daß dieser Ester für die Entfernung von Öl und Fett wirksamer ist als zum Beispiel ein zweibasiger Dimethylester. Im allgemeinen weist der zweibasige Ester in Wasser bei einer Temperatur von 25 ºC eine Löslichkeit von nicht mehr als 2 Gew.-% auf.
Das flüssige Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel ist in der Reinigungszusammensetzung in einer überwiegenden Menge, bezogen auf die Grundlage aus Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel, Emulgator und zweibasigen Ester, vorhanden. Eine geeignete Konzentration auf der Grundlage dieser drei Komponenten besteht in einer Menge von 51 bis 95 Gew.-% Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel. Ein bevorzugter Bereich ist 70 bis 90 %, wobei ein noch bevorzugterer Bereich 80 bis 90 % ist. Der Emulgator kann in einer relativ niedrigen Menge, wie einem Bereich von 1 bis 25 %, wobei ein bevorzugter und noch bevorzugterer Bereich 3 bis 15 % und 5 bis 12 % ist. Der zweibasige Ester ist in gleicher Weise in einer relativ kleinen Menge, wie in einen Bereich von 1 bis 25 %, vorhanden. Bevorzugte und noch bevorzugtere Bereiche sind 1 bis 15 % und 1 bis 8 %.
Eine wahlfreie Komponente in der Reinigungszusammensetzung ist ein Rostinhibitor. Öl oder Fett auf einer eisenhaltigen Oberfläche wie einer Weichstahl-Oberfläche schützt das Substrat vor Korrosion und wird bei einem Reinigungsschritt entfernt. Eine frisch gereinigte Stahloberfläche rostet jedoch bei Kontakt mit Wasser schnell, und ein Spülschritt mit Wasser erzeugt ideale Bedingungen für das Blitzrosten. Im Stand der Technik war das Problen weniger schwerwiegend, da viele Reiniger alkalisch sind. Obwohl Rostinhibitoren (auch Schutzmittel genannt) zum Spülwasser gegeben werden können, ist die Einbeziehung eines Rostinhibitors in die Reinigungs-Zusammensetzung selbst wünschenswert.
Die Funktion von Rostinhibitoren besteht darin, einen Schutzfilm auf der Oberfläche eines Metalls zu hinterlassen. Während ölige und Trockenfilm-Inhibitoren nützlich sind, ist ein Ölfilm bein Verhindern von Rost nützlich, ist aber auf vielen flächenbearbeiteten Produkten oder Teilen, die anschließend beschichtet, hart- oder weichgelötet werden, möglicherweise nicht wünschenswert. Übliche Trockenfilm-Inhibitoren, die wasserlöslich sind, sind in der vorliegenden Erfindung im allgemeinen nicht bevorzugt, da sie sich im Spülwasser konzentrieren können. Alkylaminsalze von Alkylphosphaten sind öllöslich und bilden einen trockenen, rostinhibierenden Film auf Metalloberflächen Diese Produkte wurden für die Verwendung in Motorkraftstoffen entwickelt und sind bevorzugt. Sie können in die Reinigungszusammensetzung eingearbeitet werden, um in der Gegenwart von Wasser den erwünschten Rostschutz zu erzeugen.
Ein Beispiel für einen Inhibitor ist ein aminneutralisiertes Alkylphosphat oder Alkylaminalkylphosphat. Ein bevorzugter Inhibitor ist das Salz eines primären Alkylamins, wobei die Alkylgruppe eine tertiäre Alkylgruppe ist, die 14 bis 16 Kohlenstoffatome enthält, mit gemischten Mono- und Diisooctylphosphaten. Ein veranschaulichendes Amin ist von Rohm und Haas unter dem Namen "Primene" 81-R erhältlich. Andere Beispiele sind (a) Salze von 2-Ethylhexylamin mit Alkylphosphaten und (b) Salze verschiedener Alkylamine mit Butylphosphat, Tridecylphosphat, 2-Ethylhexylphosphat, Phenylphosphat und Octylphenylphosphat.
Zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung dienen die folgenden Beispiele. Sofern nichts anderes angegeben ist, sind alle Teile und Prozentwerte auf das Gewicht bezogen.

Beispiel 1

Ein Stahl-Kugellager wurde mit 1,10 g Shell Alvania Fett Nr. 2, einem hochfüllenden Universalfett der Konsistenz Nr. 2, gepackt. Das verwendete Kugellager wies einen Außendurchmesser von 3,81 cm (1-1/2 Inch) auf und enthielt insgesamt 22 Kugeln mit einem Durchmesser von 0,476 cm (3/1/16 inch) in zwei Kugellagerringen. Das Lager wurde 15 min lang in 600 ml eines Raumtemperatur aufweisenden Paraffin-/Naphten- Kohlenwasserstoff-Lösungsmittels aufgehängt, das durch einen Rührer, der sich mit 450 U./min drehte, in einem 1000 ml Becherglas gerührt wurde. Das Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel war wie folgt gekennzeichnet: Siedebereich ºC (ºF) 204,4 - 227,2 (400 - 441)
Flammpunkt, geschlossener Flammpunktprüfer nach Tagliabue, ºC (CF) 70,6 (159)
Nach dem Reinigen wurde das Lager in einem Vakuumofen bei 130 ºC bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. In einem getrennten Experiment wurde gefunden, daß der Gewichtsverlust des Fetts allein unter diesen Trocknungsbedingungen unzureichend war. Das Endgewicht des Lagers deutete darauf hin, daß 56,4 % des Fetts entfernt worden war.
Das Experiment wurde wiederholt, wobei ein zweites, identisches, mit 1,10 g desselben Fetts gepacktes Lager verwendet wurde, das in 600 ml desselben Kohlenwasserstoffs suspendiert wurde, der 10 Gew.-% eines nichtionischen, als Merpol SE bezeichneten Tensids enthielt. Das Lager wurde dann 2 min lang in einem 2000 ml Becherglas aufgehängt, das 1000 ml, auf 50 ºC gehaltenes, destilliertes Wasser enthielt und durch einen Rührer gerührt wurde, der sich mit 450 U./min drehte. Nach dem Trocknen bis zum konstanten Gewicht wurde gefunden, daß 68,2 % des Fetts entfernt worden waren.
Das dritte, identische, gepackte Lager wurde unter Verwendung desselben Verfahrens in 600 ml Kohlenwasserstoff, der 9,5 Gew.-% eines nichtionischen, als Tergitol 15-S-3 bezeichneten Tensids plus 5,0 Gew.-% der gemischten Dusobutylester von Bemsteinsäure, Glutarsäure und Adipinsäure enthielt, gereinigt. Nach einem zweiminütigem Spülen mit Wasser bei 50 ºC deutete das Gewicht des getrockneten Lagers darauf hin, daß 81,8 % des ursprünglichen Fetts entfernt worden waren.
Ein schweres Fett wurde von einem Kugellagerverschluß entfernt, indem es mit einen Merpol SE enthaltenden Kohlenwasserstoff mit einem hohen Flammpunkt gereinigt wurde und mit Wasser gespült wurde, dann mit entweder dem Kohlenwasserstoff oder Wasser allein gereinigt wurde. Die Reinigung wurde weiter durch die Verwendung von "Tergitol" 15-S-3 anstelle von Merpol SE und die Zugabe von Diisobutyl-DBE verbessert.

Beispiel 2

Eine kleine Metallbaugruppe wurde hergestellt, indem drei Muttern, die durch drei Scheiben voneinander getrennt waren, auf einer 0,635 cm x 5,08 cm (1/4 Inch x 2 Inch) Schraube von Hand befestigt wurden. Die Baugruppe wurde 15 S lang in Schneidöl "Cutzol" 711 von Rust Lick getaucht und 15 S lang abtropfen gelassen. Die Baugruppe wurde dann 1 min lang in 600 ml eines Raumtemperatur aufweisenden Paraffin-/Naphthen- Kohlenwasserstoff-Lösungsmittels mit einem Flammpunkt von 70,6 ºC (159 ºF) (in Beispiel 1 gekennzeichnet) aufgehängt, das durch einen Rührer gerührt wurde, der mit 450 U./min in einen 1000 ml Becherglas drehte. Es wurde gefunden, daß die Baugruppe nach der Reinigung mit dem hochsiedenden Kohlenwasserstoff- Lösungsmittel überzogen war. Das auf der Baugruppe verbleibende Schneidöl wurde durch das einstündige Eintauchen in 75 ml 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluorethan entfernt. Ein zweiter Extrakt wurde hergestellt, indem eine Baugruppe extrahiert wurde, die in Öl getaucht, aber nicht gereinigt worden war. Eine Blindprobe wurde hergestellt, indem eine saubere Baugruppe extrahiert worden war, die demselben Reinigungsmittel und -verfahren unterzogen worden war. Der auf dem gereinigten Lager verbleibende Prozentsatz des Öls wurde berechnet, indem das bei 232 nm gemessene Absorptionsvermögen des Extraktes vom gereinigten Lager mit dem Absorptionsvermögen des Extraktes von nicht gereinigten Lager verglichen wurde. Es wurde gefunden, daß das Absorptionsvermögen der Blindprobe unerheblich war. Das Verhältnis des Absorptionsvermögens deutete darauf hin, daß durch das Reinigungsverfahren 98,4 % des Öls entfernt wurde.
Das Experiment wurde wiederholt, indem eine zweite, identische, in dasselbe Öl getauchte Baugruppe in 600 ml desselben Kohlenwasserstoffs gehängt wurde, der 9,5 % eines nichtionischen, als Tergitol 15-S-3 bezeichneten Tensids plus 5,0 Gew.-% der gemischten Dusobutylester von Bemsteinsäure, Glutarsäure und Adipinsäure enthielt. Das Lager wurde dann in einen 2000 ml Becherglas aufgehängt, das 1000 ml destilliertes, auf 50 ºC gehaltenes Wasser enthielt und durch einen Rührer gerührt wurde, der mit 450 U./min drehte. Es wurde gefunden, daß die Baugruppe nach dem Spülschritt im wesentlichen frei vom Reinigungsmittel war. Unter Verwendung derselben Extraktionstechnik wurde auf der gereinigten Baugruppe kein nachweisbares Schneidöl gefunden.
Das Experiment wurde wiederum wiederholt, wobei eine dritte, identische, in dasselbe Öl getauchte Baugruppe verwendet wurde, die in 600 ml eines Paraffin-/Naphthen-Kohlenwasserstoff-Lösungsmittels aufgehängt wurde, das 9,5 % eines als Tergitol 15-S-3 bezeichneten, nichtionischen Tensids und 5,0 Gew.-% der gemischten Dusobutylester von Bemsteinsäure, Glutarsäure und Adipinsäure enthielt. Das Kohlenwasserstoff- Lösungsmittel war wie folgt gekennzeichnet:
Siedebereich ºC (ºF) 216,1 - 303,3 (421 - 578)
Flammpunkt, geschlossener Flammpunktprüfer nach Tagliabue, ºC (ºF) 93,9 (201)
Nach dem Reinigen in der Kohlenwasserstoffmischung wurde das Lager in einem 2000 ml Becherglas aufgehängt, das 1000 ml destilliertes, auf 50 ºC gehaltenes Wasser enthielt und durch einen Rührer gerührt wurde, der mit 450 U./min drehte. Es wurde gefunden, daß die Baugruppe nach dem Spülschritt im wesentlichen frei vom Reinigungsmittel war. Es wurde gefunden, daß unter Verwendung derselben Extraktionstechnik durch das Reinigungsverfahren 99,8 % des Öls entfernt wurden.
Es wurde daher geschlossen, daß, wenn ein Kohlenwasserstoff mit einem hohen Flammpunkt zur Entfernung von Schneidöl von einer kleinen Metallbaugruppe verwendet wird, ein nicht wün schenswerter Rest aus nichtflüchtigen Kohlenwasserstoffen auf den gereinigten Teilen verbleibt. Die Zugabe von "Tergitol" 15-S-3 und Diisobutyl-DBE zum Kohlenwasserstoff und die Verwendung einer Wasserspülung verhindert den Rückstand und verbessert das Entfernen von Öl.

Beispiel 3

Aus einer einzelnen Weichstahlplatte wurden Testabschnitte von etwa 5,08 cm x 3,175 cm x 0,08 cm (2 Inch x 1-1/4 Inch x 1/32 Inch) geschnitten. Jeder Abschnitt wurde mit Schleifmittel poliert, mit einem sauberen Lappen abgerieben, um Metallabrieb zu entfernen, in 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluorethan gespült und bis zur Verwendung in einem Exsikkator aufbewahrt.
Es wurden die folgenden Reinigungsmittel-Formulierungen hergestellt: (A) 9,5 % Tergitol 15-S-3, 5,0 % gemischte Diisobutylester von Bemsteinsäure, Glutarsäure und Adipinsäure und 85,5 % Paraffin-/Naphthen-Kohlenwasserstoff mit einem Flammpunkt von 70,6 ºC (159 ºF); und (B) 9,5 % Tergitol 15-S-3, 5,0 % gemischte Dusobutylester von Bemsteinsäure, Glutarsäure und Adipinsäure und 85,5 % Paraffin-/Naphthen-Kohlenwasserstoff mit einen Flammpunkt von 93, 9 ºC (201 ºF). Die Kohlenwasserstoffe sind in den Beispielen 1 und 2 gekennzeichnet.
Bei jedem Test wurde einer der hergestellten Abschnitte aus dem Exsikkator genommen und 1 min lang in einem 1000 ml Becherglas, in dem 500 ml des auf 50 ºC gehaltenen Reinigungsmittels gerührt wurden, aufgehängt. Um den Schritt des Spülens mit Wasser zu simulieren, wurde der Abschnitt dann 5 min lang in einem zweiten 1000 ml Becherglas aufgehängt, der 500 ml einer gerührten, auf 50 ºC gehaltenen Emulsion enthielt, die hergestellt worden war, indem 50 ml des Reinigungsmittels zu 450 ml destilliertem Wasser gegeben wurden. Der Abschnitt wurde dann an Luft trocknen gelassen und auf Rosten untersucht.
Die folgenden wurden als Rostschutzzusätze für die Reinigungsmittel-Formulierungen ausgewertet: (1) 2-Ethylhexylaminsalz von Tridecylphosphat und (II) das "Primene"-81-R-Salz von Isooctylphosphat. "Primene" 81-R ist der Handelsname für R-C(CH&sub3;)&sub2;-NH&sub2;, wobei R = C&sub1;&sub2;-C&sub1;&sub4;. Es wurden die folgenden Ergebnisse erhalten:
Man schließt daraus, daß die Zugabe von Alkylarninsalzen von Alkylphosphaten zur halbwässrigen Formulierung das Blitzrosten von Stahl während des Spülens mit Wasser verhindert. Bei diesen Verbindungen handelt es sich um Rostinhibitoren.

Beispiel 4

Es wurde die Zeit gemessen, die zur Trennung einer stagnierenden Emulsion von Reinigungsmittel in Wasser in eine lösungsmittelreiche und eine wasserreiche Schicht erforderlich ist, indem die Position der Grenzschicht zwischen den beiden Schichten während des Absitzens der Emulsion gemessen wurde. Emulsionen wurden hergestellt, indem 90 ml destilliertes Wasser und 10 ml Reinigungsmittel in eine Flasche mit einer Kapazität von 118 ml (4 oz) gegeben wurden und die Flasche in ein Bad mit konstanter Temperatur eingetaucht wurde. Nach dem Erreichen des thermischen Gleichgewichtes wurde die Flasche aus den Bad genommen und 1 min lang heftig geschüttelt. Der Inhalt wurde sofort in einen 100 ml Meßzylinder gegossen, der in dem Bad mit konstanter Temperatur vorgewärmt worden war. Die Zylinder wurden in das Bad zurückgestellt, und die Position der Grenzfläche gegen die Zeit wurde aufgezeichnet. Die Zeit für das vollständige Absitzen wurde als die Zeit genommen, die erforderlich war, bis die Grenzflächenposition stabil wurde, was durch eine graphische Darstellung ihrer Position gegen die Zeit bestimmt wurde.
Es wurde gefunden, daß die Absitzdauer für ein Reinigungsmittel, das aus 90 Gew.-% Paraffin-/Naphthen-Kohlenwasserstoff nit einem Flammpunkt von 70,6 ºC (159 ºF) (in Beispiel 1 gekennzeichnet) und 10 Gew.-% Tergitol 15-S-3 bestand, eine Funktion der Temperatur war. Bei etwa 25 ºC änderte sich die Grenzflächenposition nach 8 h immer noch. Bei 40 ºC, 60 ºC bzw. 70 ºC betrugen die Zeiträume für das vollständige Absitzen 3,5 h, 1,5 h bzw. 1 h. Es wurde gefunden, daß bei einer Temperatur von 60 ºC verschiedene Zusätze die Absitzgeschwindigkeit beeinflußten. Bei diesen Experimenten wurde die Formulierung modifiziert, indem ein Teil des Kohlenwasserstoffs durch die Zusätze ersetzt wurde, während die Konzentration von Tergitol 15-S-3 konstant gehalten wurde. Es wurde gefunden, daß die Zugabe von 4,5 Gew.-% der gemischten Dusobutylester von Bernsteinsäure, Glutarsäure und Adipinsäure die Absitzdauer von 1,5 h auf 15 min verkürzte. Durch die Zugabe von 9,0 Gew.-% der gemischten Dimethylester derselben Säuren wurde die Absitzdauer auf nur etwa 50 min verkürzt. Die Zugabe von 4,5 Gew.-% des Acetat entweder des C&sub9;- oder des C&sub1;&sub0;-Oxoalkohols verkürzte die Absitzdauer nicht unter die 1,5 h, die für den Kohlenwasserstoff und Tergitol 15-S-3 allein gemessen wurden.
Es wurde darüber hinaus gefunden, daß die als Korrosionsinhibitoren in Beispiel 3 getesteten Zusätze die Absitzgeschwindigkeit beeinflußten. Die Formulierung, die zu 9,5 Gew.-% aus Tergitol-15-S-3, 5,0 Gew.-% der gemischten Dusobutylester von Bemsteinsäure, Glutarsäure und Adipinsäure und 85,5 Gew.-% des Paraffin-/Naphthen-Kohlenwasserstoffs mit einem Flammpunkt von 70,6 ºC (159 ºF) bestand, wies bei 60 ºC eine Absitzdauer von 15 min auf. Die Zugabe von 1,0 Gew.-% Zusatz I verkürzte die Absitzdauer auf 1,0 h, während die Zugabe von 1,0 Gew.-% Zusatz II die Absitzdauer auf weniger als 1 min verkürzte. Wenn man die Formulierung durch Ersatz eines paraffinischen/naphthenischen Kohlenwasserstoffs mit einem Flammpunkt von 93,9 ºC (201 ºF) (identifiziert in Beispiel 2) veränderte, reduzierte die Zugabe von 1, Gew.-% des Additivs II auch die Absitzdauer von 15 Minuten auf weniger als eine Minute bei 60 ºC.
Daher ist die Trennung von Emulsionen, die gebildet werden, wenn halbwässrige, "Tergitol" 15-S-3 enthaltende Formulierungen nit Wasser gespült werden, bei höheren Temperaturen schneller. Die Trennung wird auch durch die Zugabe von Diisobutyl-DBE verbessert. Zwei andere Ester, Acetate von primären C&sub9;- und C&sub1;&sub0;-Alkoholen, waren beim Säubern und bei der Phasentrennung wirksam, funktionierten aber weniger wirksam als die Zugabe von zweibasigem Isobutylester. Es wurde gefunden, daß der Zusatz II die Trennung verbesserte, aber es wurde gefunden, daß Zusatz I, der Alkylaminoalkylphosphat-Inhibitor, zu einer langsameren Trennung führte.

Claims

1. Verfahren zum Entfernen von Verunreinigungen von einer Oberfläche eines Substrats, umfassend die Schritte des:

(a) Auftragens einer Reinigungszusammensetzung auf eine Oberfläche eines ersten Substrats,

(b) Spülens der Oberfläche des Substrats mit Wasser, wodurch die Reinigungszusainmensetzung entfernt wird,

(c) Sammelns einer Kombination aus den Verunreinigungen, der Reinigungszusammensetzung und des Spülwassers und Ermöglichens der Abtrennung der Verunreinigungen enthaltenden Reinigungszusammensetzung vom Wasser,

(d) Zurückführens wenigstens eines Teils des Wassers aus Schritt (c) in einen Spülschritt auf einem zweiten Substrat, auf den Reinigungszusammensetzung aufgebracht wurde,

wobei die Reinigungszusammensetzung

(i) 51 bis 95 % eines flüssigen Kohlenwasserstoff- Lösungsmittels mit einem Flammpunkt oberhalb von 37,7 ºC (100 ºF);

(ii) 1 bis 15 % eines Emulgators, ausgewählt aus nichtionischen Ethoxylaten, wobei der Alkohol primär oder sekundär ist und 8 bis 20 Kohlenstoff-Einheiten in der Kette aufweist, die linear oder verzweigt sein kann, und wobei die mittlere Anzahl der Ethoxylatgruppen 1 bis 7 beträgt;

(iii) 1 bis 25 % eines zweibasigen Esters oder einer Kombination aus zweibasigen Estern von Dialkylestern von Dicarbonsäuren (zweibasigen Säuren) umfaßt, wobei die Dicarbonsäure aus Adipinsäure, Glutarsäure, Bemsteinsäure, Oxalsäure, Malonsäure, Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure und deren Mischungen ausgewählt ist und die Alkylgruppe aus Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl, Amyl und deren Mischungen ausgewählt ist,

bezogen auf das Gewicht auf der Grundlage des flüssigen Kohlenwasserstoff-Lösungsmittels, des Emulgators und des zweibasigen Esters, wobei Terpen aus der Definition des flüssigen Kohlenwasserstoff-Lösungsrnittels ausgeschlossen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das flüssige Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel aliphatisch ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zweibasige Ester zweibasigen Dusobutylester umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Wasser in der Reinigungszusammensetzung in Schritt (a) im wesentlichen fehlt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Wasser in der Reinigungszusammensetzung in Schritt (a) vorhanden ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei

(i) in einer Menge von 80 bis 90 % vorhanden ist;

(ii) in einer Menge von 5 bis 12 % vorhanden ist;

(iii) in einer Menge von 1 bis 8 % vorhanden ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Substrat Metall ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verunreinigungen Öl oder Fett sind.

9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Substrat eisenhaltig ist und die Reinigungszusammensetzung einen Rostinhibitor enthält.

10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei wenigstens ein Teil der Reinigungszusammensetzung nach Schritt (c) verascht wird.. Bei Anderung der Formulierung durch Substitution eines Paraffin-/Naphthen-Kohlenwas sersto ffs ni t einem Flammpunkt von 93,9 ºC (201 ºF) (in Beispiel 2 gekennzeichnet ist) wurde durch die Zugabe von 1,0 Gew.-% Zusatz II bei 60 ºC die Absitzzeit ebenfalls von 15 min auf weniger als 1 min verkürzt.