Щелочной моющий препарат для очистки металлов
Изобретение относится к моющим составам для очистки металлов от масла, эмульсий, смазок и углеродистых загрязнений. Моющее средство содержит, г/л: гидроксид натрия - 1,16-6,38, силикат натрия - 0,01-0,70, натрий фосфорно-кислый трехзамещенный - 0,016-0,09, комплексон - 0,0095-0,05, смесь неионогенных поверхностно-активных веществ (ПАВ) марки Берол DGR81 - 0,078-0,428 и остальное воду, при массовом соотношении смеси гидроксида натрия и комплексона к указанной смеси неионогенных ПАВ, равном 15:1. Предложенное средство обеспечивает моющую способность до 99,8-99,9%, имеет низкое пенообразование - 0,7 см. 2 табл.
Изобретение относится к технологическим процессам, где используются моющие составы, в частности в металлургической промышленности для очистки металлопроката в рулонах на агрегатах непрерывной обработки от масла, эмульсий, смазок и углеродистых загрязнений.
Известно моющее средство (RU №2186099) для очистки металлической поверхности, содержащее следующее соотношение компонентов, г /л:
| Гидроксид натрия | 0,9-3,3 |
| Триполифосфат натрия | 0,72-2,64 |
| Карбонат натрия | ,82-10,34 |
| Метасиликат натрия | 0,6-2,2 |
| Оксиэтилированный монононилфенол | |
| на основе тримеров пропилена, содержащий | |
| в молекуле 12 моль окиси этилена | 0,024-0,088 |
| Оксиэтилированный монононилфенол | |
| на основе тримеров пропилена, содержащий | |
| в молекуле 6 моль окиси этилена | 0,036-0,132 |
| Тринатрийфосфат | 0,84-3,08 |
| Полиэтиленгликолевые эфиры синтетических | 0,06-0,22 |
| первичных высших жирных спиртов фракции С16-С20 | |
| Вода | Остальное до 1 л. |
Обладая удовлетворительной моющей способностью, состав имеет недостатки:
- высокое пенообразование, что делает невозможным использование его в агрегатах скоростной обработки металла и приводит к повышенному расходу материала;
- входящий в состав в больших количествах метасиликат натрия образует на поверхности металла пассивную пленку, что приводит к ухудшению качественных свойств наносимых на металл покрытий.
Наиболее близким к изобретению по назначению и достигаемому результату является моющее средство (RU №2245359), содержащее следующее соотношение компонентов, г/л:
| Гидроксид натрия | 6,05-12,05 |
| Карбонат натрия | 5,25-10,75 |
| Силикат натрия | 0,27-0,47 |
| Триполифосфат натрия | 1,20-2,70 |
| Оксиэтилированный моноалкилфеиол | |
| на основе тримеров пропилена, содержащий | |
| в молекуле 12 молей окиси этилена | 0,073-0,158 |
| Океиэтилированный моноалкилфенол | |
| на основе тримеров пропилена, содержащий | |
| в молекуле 6 молей окиси этилена | 0,054-0,106 |
| Антивспениватель ПК-3 | 0,011-0,023 |
| Вода | Остальное до 1 л. |
Данное средство обладает низким пенообразованием, но оно не может обеспечить хорошую степень очистки металлопроката в рулонах, т.к. входящие в его составе поверхностно-активные вещества малоэффективны при удалении смазок и углеродистых загрязнений при скоростной (25-30 сек) обработке, к тому же они не являются полностью биоразлагаемыми веществами. Недостатком средства также является то, что входящие в состав сложные фосфаты в количестве более 15-20% нежелательны с точки зрения экологии, т.к. являются главной причиной этерификации поверхностных вод.
Задачей изобретения является разработка щелочного моющего препарата с высокой моющей способностью, низким пенообразованием, при использовании которого не оказывается отрицательного влияния на нанесение и последующее формирование покрытий с хорошими показателями качества и который безопасен в использовании и безвреден для окружающей среды при использовании и после сброса.
Поставленная задача достигается тем, что щелочной моющий препарат, содержащий гидроксид натрия, силикат натрия, натрий фосфорно-кислый трехзамещенный, дополнительно содержит комплексон - динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, водная, или тринатриевая соль гидроксиэтилидендифосфоновой кислоты, водная, и моющий поверхностно-активный агент Берол DGR81, представляющий собой оптимизированную смесь неиногенных ПАВ этоксилатов спирта с алкилглюкозидом, при следующем соотношении компонентов, г/л:
| Гидроксид натрия | 1,16-6,38 |
| Силикат натрия | 0,01-0,70 |
| Натрий фосфорно-кислый трехзамещенный | 0,016-0,09 |
| Комплексон - динатриевая соль этилендиамин- | |
| тетрауксусной кислоты, водная, или | |
| тринатриевая соль гидроксиэтилиден- | |
| дифосфоновой кислоты, водная | 0,0095-0,05 |
| Моющий поверхностно-активный агент | |
| Берол DGR81 - оптимизированная смесь | |
| неиногенных ПАВ этоксилатов спирта | |
| с алкилглюкозидом | 0,078-0,428 |
| Вода | Остальное до 1 л. |
Причем массовое соотношение смеси гидроксида натрия и комплексона к моющему поверхностно-активному агенту составляет: 15: 1.
Заявляемое соотношение компонентов позволяет обеспечить моющему щелочному составу:
- высокую моющую способность;
- использовать на агрегатах скоростной обработки металла, т.к. рабочие растворы моющего средства имеют низкое пенообразование;
- использовать перед нанесением различного типа покрытий;
- возможность поставлять щелочные компоненты и моющий поверхностно-активный агент в виде единого высококонцентрированного водного раствора, что упрощает промышленное использование, а концентрацию компонентов легко регулировать, такой состав можно перекачать насосом, что делает работу безопасной и улучшает производственные условия труда;
- экологическую безопасность производства.
Эффективность и стабильность очистки моющим раствором сохраняется при накоплении значительного количества загрязнений.
Для исследования было составлено 5 составов моющего щелочного препарата с различным соотношением компонентов и состав известного.
Составы моющего щелочного препарата готовили путем последовательного растворения в воде в течение 20-25 мин расчетного количества ингредиентов.
После их полного растворения состав перекачивали в рабочую ванну.
Состав известного средства готовили аналогичным образом.
Составы известного средства и предлагаемого щелочного моющего препарата приведены в таблице 1.
Составы проверяли на пенообразующую способность. Сущность определения сводилась к тому, что в стандартный цилиндр на 250 см3 заливали 100 см3 раствора, закрывали пробкой и встряхивали 20 раз. По истечении 15 сек замеряли первоначальную высоту пены в сантиметрах. Определение производили при температуре 60°С.
Качество очистки оценивали по результатам удаления с поверхности металла загрязнений индустриального масла, т.е. по моющей способности составов, и проводили следующим образом.
Образцы листовой динамной и трансформаторной электротехнической стали размером 150×70 мм, дважды тщательно протирали бензином или уайт-спиритом, сушили в течение 20 мин на воздухе, доводили до постоянной температуры в эксикаторе и взвешивали. Результат взвешивания записывали с точностью до четвертого десятичного знака (m1). Чистые образцы загрязняли индустриальным маслом марки 20 окунанием в сосуд с маслом, затем подвешивали на 24 часа для удаления избытка масла. Затем образцы взвешивали. Результат взвешивания в граммах записывали с точностью до четвертого десятичного знака (m2). Взвешенные стальные образцы выдерживали в течение 30 сек при температуре 60-65°С в составах предлагаемого и известного моющих средств, применяя 20-кратное погружение в раствор. По истечении времени обезжиренные образцы промывали под струей водопроводной воды с температурой 15-20°С в течение 0,5 мин. Дав стечь избытку воды, образцы помещали на несколько секунд в сосуд с этиловым спиртом и досушивали в сушильном шкафу при температуре 100-110°С. Охлаждали образцы сначала на воздухе, а затем в эксикаторе до постоянной температуры и взвешивали. Результаты взвешивания записывали с точностью до четвертого десятичного знака (m3).
Моющую способность в % определяли по формуле:
где
m1 - масса образца после обезжиривания бензином или уайт-спиритом, г.
m2 - масса образца, загрязненного маслом, г;
m3 - масса образца, обработанного в моющем растворе, г;
Для определение показателей качества электроизоляционного покрытия образцы листовой динамной и трансформаторной электротехнической стали обезжиривали в составах (см. табл.1 пр. 1-6) при температуре 60-65°С в течение 10-15 сек, промывали теплой водой 10-15 сек и обрабатывали в электроизоляционном составе в течение 5 секунд при температуре 20-40°С. Излишки электроизоляционного состава удаляли отжимом гумированными роликами. Покрытия подвергались термообработке при температуре 500°С на трансформаторной стали и 800°С на динамной стали, в течение 60 сек.
Качество электроизоляционного покрытия определяли по физико-механическим свойствам:
- прочность на изгиб. Изгиб образцов на цилиндрической оправке диаметром 3 мм;
- коэффициент сопротивления по ГОСТ 12119-80.
Результаты определения показателей пенообразующей, моющей способности и качества электроизоляционного покрытия приведены в таблице 2.
Как видно из примеров (см. таблицу 2, пр.2, 3, 4), содержание гидроксида натрия, силиката натрия, натрия фосфорно-кислого трехзамещенного, комплексона и моющего поверхностно-активного агента в заявляемых пределах обеспечивает низкое пенообразование рабочего раствора, высокую моющую способность и дает возможность получить в дальнейшем электроизоляционное покрытие с хорошими физико-механическими свойствами.
Изменение содержания компонентов выше или ниже заявляемых пределов (см. таблицу 2, пр. 1, 5) приводит в одном случае к снижению моющей способности рабочего раствора и отрицательно влияет на получение электроизоляционного покрытия с хорошим показателями качества, а в другом - к высокому пенообразованию рабочего раствора и снижению физико-механических свойств электроизоляционного покрытия.
Пример 6 характеризует свойства прототипа и покрытий, полученных после предварительной обработки в данном составе. Использование предложенного моющего средства обеспечивает следующие технико-экономические преимущества.
1.Высокая степень очистки металлической поверхности за счет высокой моющей способности состава.
2. Малый расход средства, т.к. не происходит унос моющего средства вместе с пеной.
3. Снижение производственных затрат (технологичность в приготовлении и корректировке рабочей ванны) и увеличение времени эксплуатации раствора.
4. Возможность использования его при предварительной обработке трансформаторной и динамной электротехнической стали.
5. Применение такого высококонцентрированного водного раствора упрощает и повышает надежность промышленного использования. Такой состав можно перекачивать насосом, что делает работу безопасной и улучшает производственные условия труда.
| Таблица №1 | |||||||
| №пп. | Компоненты | Содержание в составе, г/л | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6* | ||
| 1 | Гидроксид натрия | 1,1 | 1,16 | 3,77 | 6,38 | 6,44 | 12,0 |
| 2 | Карбонат натрия | - | - | - | - | - | 10,7 |
| 3 | Силикат натрия | 0,009 | 0,01 | 0,36 | 0,7 | 0,72 | 0,47 |
| 4 | Натрий фосфорно-кислый трехзамещенный | 0,014 | 0,016 | 0,053 | 0,09 | 0,092 | - |
| 5 | Комплексон (динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, водная, или тринатриевая соль гидроксиэтилидендифосфоновой кислоты, водная) | 0,009 | 0,0095 | 0,0298 | 0,05 | 0,051 | |
| 6 | Триполифосфат натрия | - | - | - | - | 2,7 | |
| 7 | Моющий поверхностно-активный агент Берол DGR81 - оптимизированная смесь неиногенных ПАВ этоксилатов спирта с алкилглюкозидом | 0,074 | 0,078 | 0,253 | 0,428 | 0,433 | |
| 8 | Оксиэтилированный моноалкилфенол на основе тримеров пропилена, содержащий в молекуле 12 молей окиси этилена | 0,158 | |||||
| 9 | Оксиэтилированный моноалкилфенол на основе тримеров пропилена, содержащий в молекуле 6 молей окиси этилена | 0,106 | |||||
| 10 | Антивспениватель ПК-3 | - | - | - | - | - | 0,023 |
| 11 | Вода | до 1 литра | |||||
| 12 | Массовое соотношение компонентов: смесь гидроксида натрия и комплексона : моющий поверхностно-активный агента | 15:1 | 15:1 | 15:1 | 15:1 | 15:1 | - |
Щелочной моющий препарат для очистки металла, содержащий гидроксид натрия, силикат натрия, натрий фосфорно-кислый трехзамещенный, отличающийся тем, что дополнительно содержит комплексон-динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, водную или тринатриевую соль гидроксиэтилидендифосфоновой кислоты, водную и моющий поверхностно-активный агент Берол DGR81, представляющий собой оптимизированную смесь неионогенных ПАВ этоксилатов спирта с алкилглюкозидом при следующем соотношении компонентов, г/л:
| Гидроксид натрия | 1,16-6,38 |
| Силикат натрия | 0,01-0,70 |
| Натрий фосфорно-кислый трехзамещенный | 0,016-0,09 |
| Комплексон-динатриевая соль | |
| этилендиаминтетрауксусной кислоты, водная | |
| или тринатриевая соль гидроксиэтилидендифосфоновой | |
| кислоты, водная | 0,0095-0,05 |
| Моющий поверхностно-активный агент | |
| Берол DGR81 - оптимизированная смесь | |
| неионогенных ПАВ этоксилатов | |
| спирта с алкилглюкозидом | 0,078-0,428 |
| Вода | Остальное до 1 л, |
причем массовое соотношение смеси гидроксида натрия и комплексона к моющему поверхностно-активному агенту составляет: 15:1.
