ЖИДКИЙ ЩЕЛОЧНОЙ МОЮЩИЙ ПРЕПАРАТ ДЛЯ ОЧИСТКИ МЕТАЛЛА
LIQUID ALKALINE WASHING PREPARATION FOR METAL CLEANING

Изобретение относится к технологическим процессам с использованием моющих препаратов, в частности в металлургической промышленности для очистки холоднокатаного металлопроката в рулонах на агрегатах непрерывной обработки от масел, прокатных эмульсолов, смазок, углеродистых загрязнений и т.д.
Известно моющее средство (RU 2422499) для очистки металлической поверхности, содержащее следующее соотношение компонентов, в мас.%:
Гидроксид натрия
15-25
Гидроксид калия
10-15
Метасиликат натрия (жидкое стекло)
1-3
Неионогенный ПАВ (алкилполигликозид C<sub>8</sub>-тC<sub>10</sub>)
3-7
Неионогенный ПАВ (окись алкилдиметиламина)
1-5
Карбонат калия
1-3
Глюконат натрия
0,1-3
Триполифосфат натрия
0,1-1
Этиленгликоль
1-3
Вода
Остальное
Используя данный моющий препарат при температуре 65-80°C и времени обезжиривания 25-30 сек, можно получить хорошую степень очистки металлической поверхности. Но у препарата есть существенный недостаток - высокое пенообразование, что делает невозможным использование его в агрегатах скоростной обработки металла, а также высокий расход материала.
Наиболее близким к изобретению по назначению и достигаемому результату является моющий препарат (RU 2359013), содержащий следующее соотношение компонентов, в г/л:
Гидроксид натрия
1,16-6,38
Силикат натрия
0,01-0,70
Натрий фосфорнокислый 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
Berol DGR 81 (оптимизированная смесь
неиногенные ПАВ этоксилатов спирта и
алкилглюкозидов)
0,078-0,428
Вода
остальное до 1 л
Данный моющий препарат хорошо очищает металлопрокат при химическом методе обезжиривания, но не дает достаточно хороших очищающих результатов при электрохимическом. Входящие в состав силикаты образуют на поверхности металла пассивную пленку, что приводит к ухудшению качественных свойств наносимого на металл цинкового или алюмоцинкового покрытий.
Задачей изобретения является разработка жидкого щелочного моющего препарата с высокой моющей способностью как при химическом, так и при электрохимическом методе обезжиривания, низким пенообразованием и не оказывающего отрицательного влияния на нанесение и последующее формирование цинкового, алюмоцинкового покрытий с хорошими показателями качества.
Поставленная задача достигается тем, что жидкий щелочной моющий препарат, содержащий гидроксид натрия, натрий фосфорнокислый трехзамещенный, комплексен (динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, водная или тринатриевая соль гидроксиэтилидендифосфоновой кислоты, водная), моющий поверхностно-активный агент Berol DGR 81, дополнительно содержит гидроксид калия, моющий поверхностно-активный агент Berol LFG 61, смесь полиоксиэтилированных эфиров моноэтаноламидов синтетических жирных кислот фракции C7-C17, пропиленгликоль и антипенную добавку Биомол ПГ-63 при следующем соотношении компонентов, г/л:
Гидроксид натрия
2,05-3,4
Гидроксид калия
1,5-2,5
Натрий фосфорно-кислый трехзамещенный
0,08-0,13
Комплексон-динатриевая соль
этилендиаминтетрауксусной кислоты, водная или
тринатриевая соль гидроксиэтилидендифосфоновой
кислоты, водная
0,16-0,28
Моющий поверхностно-активный
агент Berol DGR 81 - оптимизированная смесь
неиногенных ПАВ этоксилатов спирта и
алкилглюкозидов
0,12-0,2
Моющий поверхностно-активный
агент Berol LFG 61 - оптимизированная смесь
неиногенных ПАВ этоксилатов спирта и
алкилглюкозидов
0,58-0,97
Смесь полиоксиэтилированных эфиров
моноэтаноламидов синтетических
жирных кислот фракции C7-C17
0,035-0,09
Пропиленгликоль
0,21-0,36
Антипенная добавка Биомол ПГ-63
0,17-0,29
Вода
остальное до 1 л,
причем массовое соотношение смеси поверхностно-активных веществ к пропиленгликолю и к антипенной добавке составляет: (4,3:1,24:1).
Заявляемый жидкий щелочной моющий препарат представляет собой концентрированный состав от желтого до коричневого цвета, малотоксичный и негорючий, смешиваемый с водой в любых соотношениях.
В качестве активных компонентов используются гидроксиды натрия и калия, создающие щелочную среду и оказывающие омыляющее действие на загрязнения различного характера.
Комплексоны и фосфаты улучшают моющую способность, снижают жесткость воды, что дает возможность использовать препарат в воде любой жесткости.
В качестве ПАВ в предложенном препарате используются моющие поверхностно-активные агенты Berol DGR 81 и Berol LFG 61, представяющие собой смесь этоксилатов спиртов и алкилглюкозида и смесь полиоксиэтилированных эфиров моноэтаноламидов синтетических жирных кислот фракции C7-C17. Данный комплекс ПАВ обладает хорошими обезжиривающими и смачивающими свойствами в сильнощелочной среде.
Биомол ПГ-63 - антипенная добавка, состоящая из смеси ПАВ, не содержит силикона, обладает эмульгирующим и диспергирующим действием, тем самым дополнительно увеличивает моющую способность жидкого щелочного моющего препарата.
Введение в состав жидкого щелочного моющего препарата пропиленгликоля позволяет получить однородный продукт с хорошими потребительскими свойствами.
Заявляемое соотношение компонентов обеспечивает жидкому щелочному моющему препарату:
- высокую моющую способность;
- возможность использования на агрегатах скоростной обработки металла, т.к. рабочие растворы моющего препарата имеют низкое пенообразование;
- возможность использования на агрегатах скоростной обработки металла, где обезжиривание и очистка холоднокатаного металла ведется как химическим, так и электрохимическим методами;
- возможность использования перед нанесением цинковых и алюмоцинковых покрытий.
Эффективность и стабильность очистки рабочим раствором щелочного моющего препарата сохраняется при накоплении значительного количества загрязнений.
Для исследования было составлено 5 составов жидкого щелочного моющего препарата с различным соотношением компонентов и 1 состав по прототипу.
Составы жидкого щелочного моющего 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 по прототипу средства готовили аналогичным образом.
Составы предлагаемого жидкого щелочного моющего препарата и по прототипу приведены в таблице 1.
3
3
Составы проверяли на пенообразующую способность. Сущность определения сводилась к тому, что в стандартный цилиндр на 250 см заливали 100 см исследуемого раствора, нагретого до температуры 60°C, закрывали пробкой и встряхивали 20 раз. По истечении 15 сек замеряли первоначальную высоту пены в сантиметрах.
Составы предлагаемого жидкого щелочного моющего препарата и по прототипу проверяли на моющую способность. Определение вели весовым методом, который основывается на определении процента удаления загрязнений с поверхности металлического образца.
2
Испытания проводились на образцах холоднокатаной стали размером 50×100 мм (площадь обрабатываемой поверхности 1 дм).
В лабораторных условиях проводили моделирование процессов химического и электрохимического обезжиривания поверхности холоднокатаной стали.
Схема последовательной обработки каждого образца:
1
- взвешивание на аналитических весах (m);
2
- химическая или электрохимическая обработка в растворе моющего препарата без использования щеток. При химической обработке время обезжиривания составляет 8 сек при температуре 80-85°C, при электрохимической катодной обработке время обезжиривания составляет 6 сек при температуре 70-80°C и плотности тока 10 А/дм;
- промывка горячей водой;
- сушка фильтровальной бумагой;
2
- взвешивание на аналитических весах (m);
- удаление остаточной загрязненности протиркой образцов спиртом;
3
- взвешивание на аналитических весах (m).
Моющая способность (X), в процентах, вычисляли по формуле
<mrow><mi>X</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>m</mi><mn>1</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>m</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>m</mi><mn>1</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>m</mi><mn>3</mn></msub></mrow></mfrac><mo>⋅</mo><mn>100</mn></mrow>
,
Результаты испытаний приведены в таблице №2.
Качество цинкового покрытия, прочность сцепления с основой, проверяли стандартным методом по ГОСТ 14019. Сущность метода сводилась к тому, что испытуемый образец оцинкованного металла загибали на 180° и определяли прочность сцепления покрытия со стальной основой. При удовлетворительном результате не должно наблюдаться отслоение цинкового и алюмоцинкового покрытия с наружной стороны. (Допускается сетка мелких трещин по всей длине изгиба и отслоение покрытия на расстояние не более 6 мм от краев образца).
Дополнительно к основному испытанию образцы оцинкованного металла проверяли на прочность сцепления с основой на приборе Локформер. Этот прибор формировал двойной перегиб металла на 180° в одной плоскости. Изгиб проводился по всей длине образца (не <250 мм). Один образец испытывали поперек направления прокатки, второй - вдоль. Оценка прочности сцепления проводилась визуальным методом. В месте изгиба не должно быть отслоений, обнажающих стальную поверхность. (Допускается сетка мелких трещин). Результаты испытаний приведены в таблице №2.
Как видно из примеров (см. таблицу 2 пр.2, 3, 4), содержание компонентов в заявляемых пределах обеспечивает низкое пенообразование рабочего раствора, высокую моющую способность и дает возможность получить в дальнейшем цинковые и алюмоцинковые покрытия с хорошими показателями качества.
Изменение содержания компонентов ниже заявляемых пределов (см. таблицу 2 пр.1) приводит к снижению моющей способности, а выше предельных значений (см. таблицу 2 пр.5) к повышенному пенообразованию раствора и не приводит к улучшению моющих свойств, но удорожает состав. В обоих случаях отрицательно влияет на качественные показатели цинкового и алюмоцинкового покрытий.
Пример 6 характеризует свойства прототипа и покрытий, полученных после предварительной обработки в данном составе.
Использование предложенного жидкого щелочного моющего препарата обеспечивает следующие технико-экономические преимущества:
1. Высокая степень очистки холоднокатаного металлопроката, за счет высокой моющей способности как при химическом, так и при электрохимическом методе обезжиривания.
2. Малый расход препарата, т.к. не происходит унос моющего раствора 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 холоднокатаного проката перед нанесением цинкового и алюмоцинкового покрытия.
5. Применение жидкого препарата упрощает и повышает надежность промышленного использования, можно перекачивать насосом, что делает работу безопасной и улучшает производственные условия труда.
Таблица №1
№ п.п.
Компоненты
Содержание в составе, г/л
1
2
3
4
5
6*
1
Гидроксид натрия
1,6
2,05
2,7
3,4
3,8
6,38
2
Гидроксид калия
1,2
1,5
2,0
2,5
2,8
-
3
Силикат натрия
-
-
-
-
-
0,7
4
Натрий фосфорнокислый трехзамещенный
0,06
0,08
0,105
0,13
0,15
0,09
5
Комплексен (динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, водная или тринатриевая соль гидроксиэтилидендифосфоновой кислоты, водная)
0,13
0,16
0,22
0,28
0,31
0,05
6
Моющий поверхностно-активный агент Berol DGR 81 (оптимизированная смесь неиногенные ПАВ этоксилатов спирта и алкилглюкозидов)
0,1
0,12
0,16
0,2
0,22
0,428
7
Моющий поверхностно-активный агент Berol LFG 61 (оптимизированная смесь неиногенные ПАВ этоксилатов спирта и алкилглюкозидов)
0,46
0,58
0,77
0,97
1,1
-
8
Смесь полиоксиэтилированных эфиров моноэтаноламидов синтетических жирных кислот фракции C7-C17
0,03
0,035
0,063
0,09
0,1
-
6
Пропиленгликоль
0,1
0,21
0,285
0,36
0,41
-
7
Антипенная добавка Биомол ПГ-63
0,137
0,17
0,23
0,29
0,33
-
11
Вода
До 1 литра
12
Массовое соотношение смеси поверхностно-активных веществ к пропиленгликолю и к антипенной добавке составляет:
4,3:1,24:1
4,3:1,24:1
4,3:1,24:1
4,3:1,24:1
4,3:1,24:1
-
Таблица №2
№ пп.
Показатели
Составы
1
2
3
4
5
6*
1
Моющая способность, %:
- химическое обезжиривание
<75
>85
>90
>88
>83
<70
- электрохимическое обезжиривание
<85
>94
>98
>96
>92
-
2
Пенообразующая способность, см
0,5
0,7
0,8
1,1
2,5
2,5
3
Показатели качества цинкового и алюмоцинкового покрытия:
- прочность сцепления с основой при изгибе на 180°;
не удовлетворительно
удовлетворительно
удовлетворительно
удовлетворительно
не удовлетворительно
не удовлетворительно
- прочность сцепления с основой на приборе Локформер.
не удовлетворительно
удовлетворительно
удовлетворительно
удовлетворительно
не удовлетворительно
не удовлетворительно
Литература
1. Патент РФ №2422499 «Моющее средство».
2. Патент РФ №2359013 «Щелочной моющий препарат для очистки металлов», (прототип).