Reinigung von Oberflächen aus anodisch oxidiertem Aluminium und dessen Legierungen

Abstract

 Die Reinigung erfolgt mit wäßrigen sauren Lösungen (pH <2) der Zusammensetzung:

a) 5-20 Gew.% HN0₃ (berechnet als 65% ige Lösung)

b) 0,2-10 Gew.% Phosphorsäurepartialester

c) 0,5-20 Gew.% komplexierend wirkende Phosphonsäure oder Phosphonocarbonsäure

d) 1-20 Gew.% nichtionische und/oder anionische Tenside

e) 0-30 Gew.% Lösungsvermittler und/oder organische Lösungsmittel

f) 40-90 Gew.% Wasser

Die Lösung wird als dünner Film aufgetragen und nach hinreichender Einwirkung mit Wasser abgespült.
Vorteil: Wenig aufwendige Reinigung großflächiger Aluminiumteile, z.B. Fassadenverkleidungen ohne gravierende Veränderung der anodischen Oxidationsschicht.

Beschreibung

[0001] Gegenstand der Erfindung ist ein verbessertes Verfahren zur Reinigung von Oberflächen aus anodisch oxidiertem Aluminium und dessen Legierungen.

[0002] Durch eine Anodisierung werden dünne Schichten aus Aluminiumoxid-auf der Oberfläche ausgebildet, die im Herstellungsprozeß dann, meistens durch Behandlung mit siedendem Wasser, verdichtet werden, so daß die Poren verschlossen sind. Die so behandelten Aluminiumoberflächen sind sehr hart und gegen Witterungseinflüsse weitgehend geschützt.

[0003] Daher gelangen in der Praxis anodisch oxidierte Aluminiumoberflächen wegen der hohen Schutzwirkung und des attraktiven Aussehens, insbesondere bei Außenanwendung, häufig zum Einsatz. Großflächige Aluminiumteile mit anodisch oxidierter Oberfläche werden beispielsweise oft als Fassadenverkleidung verwendet.

[0004] Zur Reinigung von anodisch oxidierten Aluminiumoberflächen und dessen Legierungen werden neutrale Reinigungsmittel empfohlen, da alkalisch wirkende Reiniger leicht die Metalloberfläche des Aluminiums angreifen.

[0005] Die Reinigungswirkung schleifmittelfreier neutraler Reiniger ist insbesondere im Bauwesen zur Reinigung stark verschmutzter Metallfassaden aus Aluminium oder ähnlichem Material häufig nicht ausreichend. Verwendet man neutrale Reiniger, die eine abrasive Komponente enthalten, so kann zwar der gewünschte Effekt erzielt werden, jedoch sind diese Verfahren recht zeitraubend und kostenaufwendig.

[0006] Als saure, wenig angreifende Reinigungskomponente wurden auch schon kurzkettige Phosphorsäureester vorgeschlagen. Ohne mechanische Unterstützung entfernen aber auch derartige Mittel nur leicht anhaftende Verschmutzungen.

[0007] Schließlich sind saure Reiniger für anodisch oxidierte Aluminiumoberflächen aus der DE-AS 27 21 573 bekannt. Diese Mittel bestehen aus einer sauren Behandlungslösung im pH-Bereich von 0,8 bis 3 und enthalten komplexe Fluorverbindungen des Bors, Aluminiums, Siliziums, Titans oder Zirkoniums einzeln oder im Gemisch. Es wird eine gute Reinigungswirkung erzielt, wobei nach einer Einwirkungszeit von

[0008] bis zu 5 Minuten kein meßbarer Angriff auf die Oxidschicht eintritt.

[0009] Bei der Fassadenreinigung können jedoch erheblich längere Verweilzeiten des Reinigers, insbesondere an weniger zugänglichen Fassadenelementen, nicht ausgeschlossen werden. Für die Praxis wäre es daher von erheblichem Vorteil, wenn ein Reinigungsverfahren angewandt werden kann, das mit geringerem Aufwand als bei der abrasiven Reinigung die Entfernung auch stärkerer Verschmutzungen von Metallfassaden gestattet, ohne daß das Fassadenmaterial bei längerem Kontakt mit dem Reiniger angegriffen wird.

[0010] Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Reinigung von anodisch oxidierten Aluminiumoberflächen und dessen Legierungen mittels wäßriger saurer Lösungen, die bei Umgebungstemperatur als dünner Film aufgetragen und nach hinreichender Einwirkung mit Wasser wieder abgespült werden, dadurch gekennzeichnet, daß man die Behandlung mit sauren Lösungen (pH-Bereich kleiner als 2) durchführt, die

a. ₅ bis 20 Gewichtsprozent HNO₃ (berechnet als 65 %ige Lösung)

b. 0,2 bis 10 Gewichtsprozent Phosphorsäurepartialester

c. 0,5 bis 20 Gewichtsprozent komplexierend-wirkende Phosphonsäure.oder.Phosphonocarbonsäure

d. 1 bis 20 Gewichtsprozent nichtionische und/oder anionische Tenside

e. 0 bis 30 Gewichtsprozent Lösungsvermittler und/ oder organische Lösungsmittel sowie

_f.40 bis 90 Gewichtsprozent Wasser. enthalten.

[0011] Als Salpetersäure wird zweckmäßigerweise eine 65 prozentige Lösung verwendet. Bei den zur Anwendung gelangenden Phosphorsäurepartialestern handelt es sich um Gemische aus Mono- und Diphosphorsäureester. Derartige Produkte können durch Umsetzung von Phosphorsäure mit aliphatischen Alkoholen mit 1 bis 3 C-Atomen hergestellt werden.

[0012] Es sind in letzter Zeit zahlreiche Phosphonsäuren _be- schrieben worden, die komplexierend wirkende Eigenschaften aufweisen. Für die vorliegenden Zwecke kommen insbesondere 1-Hydroxyalkan-1,1-diphosphonsäuren,insbesondere in Form der 1-Hydroxyethan-1,1-diphosphonsäure,sowie 1-Aminoalkan-1,1-diphasphonsäure_n oder auch Carboxylgruppen enthaltende Phosphonsäuren, wie 2-Phosphono-1,2,4-butantricarbonsäure oder auch insbesondere Nitrilotrimethylenphosphonsäure in Betracht.

[0013] Als Tenside kommen Alkylsulfonsäuren der Kettenlänge C₈ bis C₁₈ und/oder Alkylbenzolsulfonsäure mit 8 bis 15 C-Atomen im Alkylrest und/oder nichtionische Tenside, wie Anlagerungsprodukte von 8 bis 15-Mol Ethylenoxid an Alkylphenole, deren Alkylrest 8 bis 12 C-Atome enthält sowie an Fettalkohole mit 8 bis 18 C-Atomen in Betracht.

[0014] Als Lösungsvermittler und/oder Lösungsmittel sind geeignet aliphatische Alkohole, wie Ethyl-, Propyl-, Isopropyl- oder n-Butylalkohole.

[0015] Weiterhin finden als Lösungsvermittler bekannte Verbindungen, wie Natriumcumolsulfonat beziehungsweise Cumolsulfonsäure Anwendung.

[0016] In manchen Fällen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den sauren Lösungen noch Paraffinöl oder Siliconöle als pflegende Komponente in geringen Mengen hinzuzufügen. Die beschriebenen Mittel werden in relativ konzentrierten Lösungen angewendet. Der Wassergehalt beträgt ₄₀ bis ₉₀, vorzugsweise 49 bis 80 Gewichtsprozent.

[0017] Die oben beschriebenen Reinigungslösungen werden bei Umgebungstemperatur auf die anodisierte Oberfläche in dünnem Film aufgetragen. Dies kann beispielsweise durch Aufsprühen, zweckmäßigerweise aber durch Bürsten, Aufwalzen oder im Handwischverfahren, geschehen. Nach hinreichender Einwirkungszeit der Lösung wird diese dann mit Wasser abgespült. Ein wesentlicher Vorteil der oben beschriebenen Arbeitsweise besteht darin, daß die Lösung längere Zeit auf der Oberfläche verbleiben kann, ohne daß ein merklicher Angriff auf die Aluminiumoxidschicht erfolgt.

Beispiele

a. Prüfung der Schädigung von anodisch oxidiertem

Aluminium durch saure Reiniger

[0018] Es wurden 16 x 8 cm große,nach üblichen Verfahren anodisch oxidierte hellbronzene Aluminiumprüfbleche verwendet. Die Schichtdicke, die in der nachstehenden Tabelle 2 angegeben ist, lag zwischen 17 und 23 µm,Die Aluminiumbleche wurden bei 20°C für 20 Stunden zur Hälfte in die konzentrierten Testlösungen getaucht.Die Testlösungen (A-G) hatten die aus der Tabelle 1 ersichtliche Zusammensetzung. Danach wurden die Bleche mit Wasser abgewaschen und auf eventuelle Farbänderungen untersucht. Es wurde auch die Dicke der anodischen Oxidschicht sowie der Scheinleitwert Y und der dielektrische Verlustfaktor d der Testfläche im Vergleich zur unbehandelten Hälfte des Prüfbleches gemessen. Als Vergleichstestlösung (H) wurde dabei auch ein saurer Reiniger verwendet, der die nachstehende Zusammensetzung hatte:

[0019] Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 enthalten.

b.Prüfung der Reinigungswirkung

[0020] In einem Praxistest, der unter standardisierten Bedingungen durchgeführt wurde, wurde die reinigende Wirkung der Testprodukte A bis G gemäß Tabelle 1 im Vergleich zu einem abrasiven Reiniger der folgenden Rezeptur überprüft:

Abrasiver Grundreiniger

[0021] 

Eine gleichmäßig und stark verschmutzt aussehende Eloxalfassadenfläche wurde in drei Prüffelder von jeweils 1 50 x 50 cm unterteilt. Das mittlere Prüffeld wurde mit dem abrasiven Reiniger so gut wie möglich gereinigt. Gegen diesen Standard wurden jeweils 2 sauer eingestellte Reiniger getestet. Die Reiniger wurden unverdünnt mittels eines mit der Prüflösung..gesättigten Einwaschers gleichmäßig ohne Druck auf das Testfeld aufgetragen, so daß ein homogener dünner Reinigungsfilm zurückblieb. Nach einer Einwirkungszeit von 2 Minuten wurde mittels eines Lammfellwischers mit viel Wasser abgewaschen und die restliche Feuchtigkeit abgerakelt.

[0022] Die Reinigungswirkung der beiden Testprodukte wurde jeweils im Vergleich zum Standard von drei unabhängig voneinander urteilenden Prüfern nach folgendem Schema bewertet:

[0023] Die Tests würden an zwei weiteren Fassaden, die anders getönt waren, wiederholt. Die maximal erreichbare Punktzahl betrug somit 9 Punkte. Ab 6 Punkten wurde das Testprodukt in der Gesamtbeurteilung besser als der Standard eingestuft, bei 4 - 5,5 Punkten wurde es gleich, unter 4 Punkten schlechter als der Standard eingestuft.

[0024] Die Ergebnisse sind aus Tabelle 3 ersichtlich.

Diese Versuchsergebnisse zeigen die überaus gute Reinigungsleistung der erfindungsgemäßen Produkte. Die Kombinationen, insbesondere _D und _E, sind der alleinigen Wirkung der Salpetersäure (Produkt G) deutlich überlegen. Aus Tabelle 2 geht hervor, daß das flußsäurehaltige Produkt bereits nach 1 Stunde / 20°C äußerst starke Schädigung verursacht, wohingegen die erfindungsgemäßen Produkte selbst nach 20 Stunden / 20°C keine gravierende Veränderung der anodischen Oxidationsschicht hervorrufen.

Ansprüche

Verfahren zur Reinigung von anodisch oxidierten Aluminiumoberflächen und dessen Legierungen mittels wäßriger saurer Lösungen, die bei Umgebungstemperatur als dünner Film aufgetragen und nach hinreichender Einwirkung mit Wasser wieder abgespült werden, dadurch gekennzeichnet, daß man die Behandlung mit sauren Lösungen (pH-Bereich kleiner als 2) durchführt, die

a. 5 bis 20 Gewichtsprozent HN0₃ (berechnet als 65 %ige Lösung)

b. 0,2 bis 10 Gewichtsprozent Phosphorsäurepartialester

c. 0,5 bis 20 Gewichtsprozent komplexierend wirkende Phosphonsäure oder Phosphonocarbonsäure

d. 1 bis 20 Gewichtsprozent nichtionische und/oder anionische Tenside

e. 0 bis 30 Gewichtsprozent Lösungsvermittler und/ oder organische Lösungsmittel sowie

_f. 40 bis 90 Gewichtsprozent Wasser enthalten.