DE1213198B - Verfahren zum Reinigen und Polieren von Gegenstaenden aus Aluminium in einem Arbeitsgang - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

C23g

Deutsche Kl.: 48 d2 - 5/02

C22654Y1b/48d2
2. November 1960
24. März 1966

Es ist seit langem vor allem im Haushalt üblich, Aluminiumtöpfe durch Scheuern mit Stahlwolle zu reinigen. Auf diese Weise wird zwar eine schnelle und gründliche Reinigung des Geschirrs erzielt, doch wird dabei gleichzeitig die Aluminiumoberfläche stark angegriffen und zerkratzt. Die kleinen Stahlwollfäden fressen sich an der Aluminiumoberfläche fest und reißen diese mit sich, so daß die gereinigten Gegenstände ein stumpfes und glanzloses Aussehen erhalten.

Es besteht somit ein großes Bedürfnis für ein Verfahren zum Reinigen von Aluminiumgegenständen, bei welchem das Zerkratzen und Aufrauhen der Oberfläche vermieden und statt dessen im gleichen Arbeitsgang ein Polieren erzielt wird, damit die Gegenstände eine glänzende glatte Oberfläche erhalten, von welcher Wasser glatt abperlt.

Erfindungsgemäß wird nun ein Verfahren zum Reinigen und Polieren von Gegenständen aus Aluminium in einem Arbeitsgang vorgeschlagen, bei welchem man die Gegenstände in Wasser mit einer Stahlwolle, die mit einer einen Teilester der Phosphorsäure mit einem aliphatischen Alkohol enthaltenden, vorzugsweise pastenförmigen Mischung imprägniert ist, reibend behandelt.

Die Verwendung von solchen Partialestern der Phosphorsäure als flüssige Metallreinigungsmittel insbesondere zur Entfernung von Rost und Fett von Eisengegenständen ist zwar früher bereits vorgeschlagen worden, doch war nicht vorherzusehen, daß man durch Imprägnieren von Stahlwolle mit einer dieser Ester enthaltenden pastenförmigen Mischung ein Mittel erhalten würde, mit welchem man Aluminiumgegenstände gleichzeitig reinigen und polieren kann. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nicht nur das bislang unvermeidliche Zerkratzen der Aluminiumoberfläche durch die Stahlwolle gänzlich vermieden, sondern zusätzlich erreicht, daß die Metalloberfläche beim Reinigen besonders wirksam poliert wird.

Das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren für Aluminium unter Verwendung von organischen Phosphorsäureestern in Verbindung mit Stahlwolle gestattet jedoch nicht nur ein gleichzeitiges Polieren, sondern hebt auch fast vollständig die Reibung zwischen der Stahlwolle und dem Aluminium auf, so daß die Reinigungsarbeit wesentlich erleichtert wird. Es wurde auch festgestellt, daß das Wasser von den erfindungsgemäß behandelten Oberflächen schnell abläuft, anscheinend infolge der Bildung eines hydrophoben Filmes auf der Oberfläche des gescheuerten Metalls. Das hat ein schnelles Trocknen der Aluminiumgegenstände an der Luft zur Folge, so daß Verfahren zum Reinigen und Polieren von
Gegenständen aus Aluminium in einem
Arbeitsgang

Anmelder:

Colgate-Palmolive Company, New York, N. Y.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. J.-D. Frhr. v. Uexküll,

Patentanwalt, Hamburg 52, Königgrätzstr. 8

Als Erfinder benannt:

Barney Joseph Zmoda, New Providence, N. J.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 5. November 1959
(851018)

Fleckenbildung, Anätzungen, Anfressungen oder Verfärbungen der Oberflächen vermieden werden, wie sie sonst bei längerer Berührung mit Wasser leicht auftreten.

Die erfindungsgemäß verwendeten Ester sind aliphatische Teilester der Phosphorsäure. Die aliphatischen Reste enthalten vorzugsweise wenigstens 4 und insbesondere 8 bis 20 KohlenstofFatome. Die Reste können von geradkettigen oder verzweigtkettigen aliphatischen Alkoholen abgeleitet sein, sie können gesättigt oder ungesättigt sein, und sie können mit dem Phosphorsäurerest direkt oder indirekt, z. B. über einen niedrigen mehrwertigen Alkohol wie Glyzerin verbunden sein. Der Phosphorsäurerest der Ester kann von der Orthophosphorsäure oder auch von Polyphosphorsäuren abgeleitet sein, z. B. von Di- und Trimeren der Orthophosphorsäure, wie sie durch Selbstkondensation unter Ausscheidung von Wasser entstehen, z. B. der Pyrophosphorsäure und der Tripolyphosphorsäure. Die Teilester können in der sauren Form oder als neutrale Salze verwendet werden. Geeignete Salze sind Alkali- und Erdalkalimetallsalze sowie Salze des Ammoniaks oder von Aminen, wie Triäthanolamin, Decylamin u. dgl. Die Ester sind im allgemeinen wasserlöslich oder in Wasser dispergierbar. Beispiele für geeignete Ester sind: Natriumbutylorthophosphat (Mischungen aus pri-

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mären und sekundären Estern), eine Mischung von pylenbenzolsulfonat; Fettalkoholsulfate, wie Kaliumetwa gleichen molaren Teilen des Monoesters und des laurylsulfat und das Lithiumsalz von sulfatierten Diesters der Orthophosphorsäure mit Laurylalkohol, Alkoholen, die aus Kokosölfettsäuren durch Reduk-Dinatriummonomyristalorthophosphat, das Natrium- tion gewonnen werden; sulfatierte höhermolekulare salz einer Mischung aus Mono- und Diestern der 5 Fettsäuremonoglyzeride, wie Natrium- oder Magne-Orthophosphorsäure mit aus Kokosölfettsäuren durch siumsalze des monosulfatierten Glyzerylmonomyristat Hydrierung gewonnenen Fettallcoholen, das Natrium- und die höhermolekularen fettsäure-N-substituierten salz eines Gemisches von Mono- und Diester der Taurate, wie Natrium-N-methyl-N-oleoyltaurat. Am-Orthophosphorsäure mit aus hydrierten Talgfett- photere Reinigungsmittel, die für sich oder in Mischung säuren gewonnenen Fettalkoholen, das Natriumsalz io mit anderen waschaktiven Stoffen verwendet werden eines Gemisches aus Mono- und Diester der Ortho- können, umfassen wasserlösliche Salze der N-höherphosphorsäure mit Oleylalkohol und das Natriumsalz molekularen Alkyl-/S-aminopropionsäure, wie das eines Gemisches aus Mono- und Diester der Ortho- Triäthanolaminsalz des N-Lauryl-/?-alanins und das phosphorsäure mit entweder Decylalkohol oder Tri- Natriumsalz der N-Alkyl-ß-iminopropionsäure, die decylalkohol. Auch können die Ester von der Pyro- 15 wasserlöslichen Salze der höhermolekularen alkylphosphorsäure abgeleitet sein, wie das Natriumsalz substituierten quarternären Oxycycloimidinsäuremedes Diesters des 2-Äthylhexylalkohols mit Pyrophos- tallalkoholate, z. B. das Dinatriumsalz des l-(2-Oxyphorsäure, sowie solche der Triphosphorsäure, z. B. äthyl)-l-(carboxymethyl)-2-hendecyl-4,5-dihydro-imid-R₅Na₅ (P₃O₁₀)₂, worin R einen 2-Äthylhexyl- oder azolmiumhydroxyds und wasserlösliche Salze der Caprylrest bedeutet. Wie erwähnt, können auch 20 Trialkylammonium-carbonsäure, wie das Natriumsalz andere Alkali- und Erdalkalisalze, z. B. Salze des der Lauryldimethylammoniumessigsäure. Zu den nicht Kaliums oder Magnesiums, an Stelle der genannten ionischen Reinigungsmitteln gehören die festen wasser-Natriumsalze verwendet werden. Vorzugsweise werden löslichen Äthylenoxydkondensationsprodukte von die Salze der primären und sekundären Ester der wasserunlöslichen Polypropylenglykolen (MG = 2400) Orthophosphorsäure mit höhermolekularen einwer- 25 und die höhermolekularen Fettsäure-Alkanolamide, tigen primären aliphatischen Alkoholen, z.B. mit wie das Laurylmono- und diäthanolamid. Obwohl 10 bis 20 Kohlenstoffatomen, wie Dinatriummono- vorzugsweise gewöhnlich feste synthetische Reinigungslaurylorthophosphat, Magnesiummonolaurylortho- mittel verwendet werden, können auch flüssige waschakphosphat und Dinatriummonooleylorthophosphat, tive Stoffe von hohem Schaumvermögen angewandt werverwendet, weil sie sich besonders bewährt haben 30 den, z. B. die Äthylenoxydkondensationsprodukte der und auch den erwähnten hydrophoben Schutzfilm Alkylphenole, z. B. Nonylphenol mit 6 bis 16 Mol beim Gebrauch bilden. Äthylenoxyd kondensiert, wobei PufFersalze, Stärke

Die Teilester können erfindungsgemäß auf die oder andere Feststoffe zugesetzt werden können, Stahlwolle im Augenblick des Scheuerns oder auch welche Flüssigkeit aufnehmen und das Reinigungsjederzeit vorher aufgebracht werden. So können z. B. 35 mittel auf diese Weise in eine feste Form überführen. Stablwollballen mit den Estern während der Her- Vorzugsweise werden die erfindungsgemäßen Stahlstellung der Scheuerballen imprägniert werden, oder wollerzeugnisse ohne höhere Seifen verwendet, weil man kann die Stahlwollballen zur Zeit der Verwendung diese mehr oder weniger leicht ranzig werden und in mit den Estern versehen. Die Ester können allein oder hartem Wasser unlösliche Ausscheidungen ergeben, auch in Verbindung mit zusätzlichen geeigneten 40 Jedoch kann auch, falls es die Umstände gestatten, Mitteln verwendet werden, und die Stahlwolle kann Seife zugegen sein. Das soll aber nur in Gegenwart jeden Feinheitsgrad aufweisen, z. B. Nr. 00 oder Nr. 1, genügender Mengen anderer organischer waschaktiver und kann von jeder gewünschten Zusammensetzung Stoffe geschehen, damit die Reinigungswirkung auch und jedem geeigneten Kohlenstoffgehalt sein. Der in hartem Wasser erhalten bleibt.
Ester kann in Form eines Pulvers, eines Kuchens, 45 Die erfindungsgemäß verwendeten Ester zeichnen einer Paste, einer Creme od. dgl. auch in Verbindung sich dadurch aus, daß sie auch in Anwesenheit von mit Reinigungsmischungen angewandt werden. wasserlöslichen anorganischen Salzen, die im all-

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der gemeinen bei der Verwendung von Stahlwolle zum Erfindung werden die Ester zusammen mit Reinigungs- Reinigen und Polieren von Aluminium nachteilig mitteln oder Reinigungsmittehnischungen der Stahl- 50 wirken, ihre hohe Wirksamkeit behalten. Auf Grund wolle einverleibt, um die Schmutzentfernung und die dieser in hohem Maße überraschenden Tatsache Fettemulgierung zu erleichtern. werden die Ester bevorzugt in Verbindung mit einem

Die organischen Reinigungsmittel, die Vorzugs- oder mehreren anorganischen alkalischen Puffersalzen weise in Verbindung mit den erfindungsgemäßen verwendet, welche die Stahlwolle vor Rost schützen. Estern geeignet sind, sind anionische, nichtionische 55 Als alkalische Puffersalze können Alkalicarbonate, und amphotere, nicht »seif enhaltige Reinigungsmittel, z. B. Natriumcarbonat, Natriumsesquicarbonat und insbesondere diejenigen synthetischen Reinigungs-" Natriumbicarbonat, sowie Natrium- und Kaliummittel, die wenigstens 150 mm Schaum bei einer silicate, Borax und Alkaliphosphate, wie Pentanatrium-Konzentration von 0,1 Gewichtsprozent in dem triphosphat, Tetranatriumpyrophosphat und Tri-Ross-Miles-Schaumtest (»Oil and Soap«, Mai 1941, 60 natriumphosphat, verwendet werden. Besonders gute S. 99 bis 102, oder Ross-Miles, USA.-Patent- Erfolge werden jedoch in Abwesenheit von anorgaschrift 2 315 983) erzeugen. Zu ihnen gehören Alkali- nischen Phosphaten erzielt, so daß sich als Pufferund Erdalkalisalze verschiedener organischer Sulfate substanz Natriumcarbonat am besten bewährt hat.
und Sulfonate, wie die höhermolekularen Alkylaryl- Die Phosphatester können mit geeigneten Reini-

sulfonate, z. B. die Sulfonate von alkyliertem Benzol, 65 gungsmitteln, Weichmachern und gegebenenfalls mit Toluol, Cresol, Naphthalin u. dgl., deren Alkylrest anorganischen Waschalkalien zu plastischen, pastenetwa 10 bis 18 Kohlenstoffatome enthält, z. B. Na- artigen Füllmassen für die Stahlwollballen kombiniert triumpentadecylbenzolsulfonat und Natriumtetrapro- werden. Als Weichmacher kommen hierfür flüssige,

im wesentlichen nichtflüchtige, wasserlösliche oder -dispergierbare, nichtionische, grenzflächenaktive Stoffe, wie die flüssigen Alkylolamide der höhermolekularen Fettsäuren mit 10 bis 18 Kohlenstoffatomen in Frage, z. B. die Diäthanolamide der Ölsäure oder der Kokosfettsäuren und die entsprechenden flüssigen Glyzerolamide, ebenso wie die bekannten flüssigen, nichtionischen Reinigungsmittel der Äthylenoxydkondensationsprodukte, z. B. Äthylenoxydkondensationsprodukte der höhermolekularen Fettsäuren, Fettsäureamide und der Alkylphenole mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen im Alkylrest.

Die organischen Ester werden erfindungsgemäß in einer solchen Menge angewandt, daß während des Scheuerns des Aluminiums mit der Stahlwolle in Gegenwart von Wasser gleichzeitig ein Polieren erzielt wird. Die Mindestmenge hängt ab vom Faserdurchmesser der Stahlwolle, den metallurgischen Eigenschaften der Stahlwolle und des zu scheuernden Aluminiums und der Art und Menge der anderen Bestandteile, insbesondere der anorganischen Salze, die in dem Scheuerballen zugegen sind. So können z. B. geringe Mengen der Teilester, z. B. 0,01 Gewichtsprozent oder weniger bezogen auf die Stahlwolle, genügen, während in Fällen, wo die Scheuerballen noch andere Bestandteile enthalten, höhere Zusätze erforderlich sein können. In dem folgenden Beispielen werden bestimmte Mengenverhältnisse aufgegeben, jedoch können vorzügliche, plastisch bleibende Reinigungsmittelpasten zum Imprägnieren der Stahlwollballen innerhalb der folgenden Verhältnisse erhalten werden:

Teilester der Phosphorsäure mit
einem aliphatischen Alkohol..

Wasserlösliches Reinigungsmittel

Oberflächenaktiver nichtionischer
Weichmacher

Wasserlösliches anorganisches
alkalisches Puffersalz

Geeignet | Bevorzugt Gewichtsprozent

2 bis 20
1 bis 60

5 bis 65
0 bis 65

5 bis 10 20 bis 40

10 bis 40 20 bis 60

Außer den genannten Zusatzstoffen kann man den Estern, falls gewünscht, z. B. auch Riechstoffe, Farbstoffe, organische und anorganische Korrosionsverhütungsmittel, Scheuermittel, wie Korund, organische Sequestriermittel, wie Äthylendiamintetraessigsäure, und deren Salze usw. zusetzen.

Alle Mengenangaben beziehen sich auf Gewichtsmengen, wenn nichts anderes ausdrücklich angegeben ist.

Beispiel 1

Eine plastisch bleibende Füllmasse für erfindungsgemäße Stahlwollballen wurde aus folgenden Bestandteilen hergestellt:

Natriummonolaurylorthophosphat ... 7 %
Diäthanolamid der Kokosfettsäuren 18%
Natriumdodecylbenzolsulfonat (mit

etwa 15% Natriumsulfat) 30%

Natriumcarbonat (wasserfrei) 45 %

Diese Bestandteile wurden zu einer homogenen plastischen Paste vermischt und 10 g davon auf einen Stahlwollstreifen (Nr. 0 im Gewicht von 7 g) aufgestrichen, der Streifen dann mit der bestrichenen Oberfläche nach innen aufgewickelt und die so erhaltene Rolle zu der gewünschten Form zusammengepreßt.

Beim Scheuern von Aluminiumkochtöpfen zeigte sich, daß im Waschwasser reichlich Schaum gebildet wurde, daß jeglicher Schmutz ohne Bildung von Kratzern oder Kleben auf dem Topf entfernt wurde und die Oberfläche eine hohe Politur und ein glattes

ίο glänzendes Aussehen aufwies, von der das Spülwasser schnell und vollständig ablief.

Die gleichen Ergebnisse wurden erhalten, als das Dinatriummonolaurylphosphat dieses Beispiels durch ein nicht neutralisiertes Gemisch von primären und sekundären sauren Estern des Laurylalkohols mit der Orthophosphorsäure (in einem Verhältnis von etwa 5 : 4) ersetzt wurde.

Beispiel 2

Das folgende Gemisch gab Scheuerballen mit ausgezeichneten Reinigungs- und Poliereigenschaften.

Monoisopropanolamid der Kokosfettsäuren 20%

Reinigungsmittel (88 % Natriumdodecylbenzolsulfonat, 12 %

Natriumsulfat) 30%

Dinatriummonolaurylorthophosphat.. 5%
Natriumcarbonat 45 %

Die Bestandteile wurden nach Beispiel 1 verarbeitet.

Das Reinigungsmittel kann auch durch Natriumlaurylsulfat oder Natrium- oder Kaliumsalze eines sulfatierten Monoglycerids der Kokosfettsäuren ersetzt werden.

Beispiel 3

An Stelle der Mischung nach Beispiel 1 können die .₀ folgenden Bestandteile verwendet werden:

Diäthanolamid der Kokosfettsäuren . 25 %
Reinigungsmittel gemäß Beispiel 2.... 58 %
R₅Na₅(P₃O₁₀)S, worin R ein
2-Äthylhexylrest ist 17%

An Stelle dieser Phosphatester können auch Na-

triumbutylorthophosphat, Natrium-2-äthylhexylorthophosphat, Natriumstearylphosphat und Natriumoleylphosphat verwendet werden.

Beispiel 4

Hervorragende Poliereigenschaften, ausgezeichnete

Schaumentwicklung und damit eine glänzende AIuminiumoberfläche, von der das Wasser vollständig

und schnell ablief, wurden mit der folgenden Mischung erhalten:

Dinatriummonolaurylorthophosphat.. 7%
Amphoteres Reinigungsmittel (sowie
Natriumsalz von N-Lauryl-/S-imino-

dipropionsäure) 18 %

Natriumtridecylbenzolsulfonat 30%

Natriumcarbonat 45 %

Das Reinigungsmittel kann durch das Dinatriumsalz eines l-(2-Oxyäthyl)-l-(carboxymethyl)-2-(alkyl)-4,5-dioxyimidazoliniumhydroxyds ersetzt werden, dessen Alkylrest aus Kokosfettsäuren gewonnen wurde.

Beispiel 5

Ein 7 g schweres Stahlwollband wurde mit 10 g der folgenden Mischung getränkt:

5 Magnesiumlaurylphosphatmonoester-

diester(5:4) 6,0%

Diäthanolamid der Kokosfettsäuren . 18,0 %
Natriumdodecylbenzolsulfonat (mit
einem Gehalt von 15 °/₀

Natriumsulfat) 30,0%

Natriumcarbonat 45,0 °/₀

Wasser 1,0%

Der erhaltene Scheuerballen schäumt in Wasser ausgezeichnet und entfernt von Aluminiumkochtöpfen den Schmutz ohne Schrammenbildung, Festfressen oder Schleifen außerordentlich leicht. Die Kochtöpfe werden poliert und zeigen nach der Behandlung eine glatte, glänzende Oberfläche, von der das Wasser nach dem Spülen rasch und vollständig abläuft.

Wenn man ein poliertes Weichaluminiumblech von 15 · 15 cm mit einem 10 g schweren Stahlwollballen der Größe Nr. 0 in Gegenwart von Wasser scheuert, schleift die Stahlwolle und klebt auf der Aluminiumoberfläche, indem sie Kratzer und aufgerauhte Stellen hervorruft. Setzt man nun dem Ballen 0,1 g einer Mischung aus 5 Teilen Dinatriummonolaurylorthophosphat und 4 Teilen Mononatriumdilaurylorthophosphat zu, so hört das Schleifen und Kratzen vollständig auf und die durch die vorige Behandlung aufgerauhte und mit Schrammen versehene Aluminiumflache wird leicht und vollständig wieder poliert. Wird nun das Blech mit Wasser gespült, so läuft das Wasser rasch und vollständig ab, so daß das Blech praktisch trocken ist.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Reinigen und Polieren von Gegenständen aus Aluminium in einem Arbeitsgang, dadurch gekennzeichnet, daß man die Gegenstände in Wasser mit einer Stahlwolle, die mit einer einen Teilester der Phosphorsäure mit einem aliphatischen Alkohol enthaltenden, vorzugsweise pastenförmigen Mischung imprägniert ist, reibend behandelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlwolle vor dem Gebrauch mit dem Teilester imprägniert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlwolle zur Zeit der Benutzung mit dem Teilester imprägniert wird.

4. Reinigungs- und Poliermittel zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, bestehend aus Stahlwolle, welche mit einer einen Teilester der Phosphorsäure mit einem aliphatischen Alkohol enthaltenden Mischung imprägniert ist,

5. Reinigungs- und Poliermittel zur Durchfüh-. rung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilester ein Orthophosphorsäureester eines aliphatischen Alkohols mit 4 bis 20 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise Dinatriummonolaurylorthophosphat ist.

6. Reinigungs- und Poliermittel zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilester ein PoIyphosphorsäureester eines aliphatischen Alkohols ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 084 361;
Willi Madur, »Oberflächenvorbehandlung von Eisen- und Nichteisenmetallen«, 1957, S. 788 und 843.

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