[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung und ggf. Entfettung
von Aluminiumoberflächen, insbesondere bei der Serienbehandlung von aus Aluminium
gefertigten Dosenzylindern. Ein hoher Glanzgrad wird im erfindungsgemäßen Verfahren
bei Verwendung eines alkalischen Reinigers enthaltend neben Builder und Tensid eine
Menge mindestens eines in Wasser gelösten Aluminates. Die Erfindung umfasst ebenso
einen alkalischen Reiniger als Anwendungslösung, der in besonderem Maße geeignet ist,
in einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Anwendung zu kommen.
[0002] Bei der Reinigung von Halbzeugen und Bauteilen, die aus Aluminium gefertigt sind,
kann zwar regelmäßig eine gute Reinigung und Entfettung der Oberflächen erzielt werden
und die hierfür einzusetzenden Reiniger sind grundsätzlich bekannt, allerdings stellt
ein größeres Problem die zuverlässige Bereitstellung hochglänzender Oberflächen, insbesondere
bei der Serienbehandlung einer Vielzahl von Halbzeugen/Bauteilen dar. Gerade bei hohen
Bauteildurchsätzen können Veränderungen in der Zusammensetzung des Reinigungsbades
durch Verbrauch und Eintrag von Verschmutzungen sowie eine nicht einheitliche Beize
oder zeitweises Überbeizen bedeuten, dass ein hoher Materialausschuss in Kauf genommen
werden muss oder Bauteile mehrmals einen Reinigungsschritt durchlaufen müssen. Dies
ist in besonderem Maße bei der Dosenfertigung, einem höchst standardisierten und automatisierten
Fertigungsprozess mit extremen Durchsatzraten von mehreren hundert bis zu einigen
tausend Dosen pro Minute problematisch. Hinzu kommt, dass bei der Dosenfertigung,
insoweit dort transparente Dosenaußenlacke zur Dekorierung Verwendung finden, solche
Dosen mit geringen oder uneinheitlichen Glanzgrad vom Endkonsumenten als unästhetisch
empfunden werden und im Fertigungsprozess aussortiert und dem Materialrecycling zugeführt
werden müssen. Im Stand der Technik etablierte Reinigersysteme für Werkstoffe aus
Aluminium und Aluminiumdosen im Speziellen beruhen häufig auf wässrigen sauren, fluoridhaltigen
Lösungen, für die dann der Fluorid-Anteil im Reiniger während des Durchsatzes der
Serie an Bauteilen für ein einheitliches Glanzbild genau, ggf. unter Hinzudosierung
von Inhibitoren, zu kontrollieren ist. Exemplarisch für den verfahrenstechnischen
Aufwand kann hier auf die
US 5,565,076 verwiesen werden, die ein besonderes Design einer fluoridsensitiven Glaselektrode
für die zuverlässige Bestimmung des Fluoridgehaltes in sauren Reingerbädern bei der
Behandlung von Aluminiumdosen zum Gegenstand hat.
[0003] Andere alkalische Reinigersysteme, die hervorragend geeignet sind, Öl- und Fettrückstände
aus vorausgehenden Fertigungsschritten wie dem Tiefziehen von den Aluminiumoberflächen
zu entfernen, basieren oftmals auf gesundheitlich oder umwelthygienisch problematischen
Buildersubstanzen wie Boraten und/oder Phosphaten. Zudem können die alkalischen Builder
ausgewählt aus Phosphaten, Boraten und/oder Silikaten Oberflächenstörungen bei der
Lackierung verursachen, so dass wiederum eine verfahrenstechnisch anspruchsvolle Kontrolle
der Zusammensetzung des Reinigerbades erforderlich ist. Nicht zuletzt gilt es auch
bei alkalischen Reinigern die Beizwirkung genau einzustellen, um einen gleichbleibenden
Glanzgrad bei kurzen Behandlungszeiten und hohen Durchsatzraten herbeizuführen und
damit etwa bei der Dosenfertigung dafür Sorge zu tragen, dass ein geringer Ausschuss
und damit eine hohe Wirtschaftlichkeit und Umweltverträglichkeit gewährleistet ist.
[0004] Aus den zuvor genannten Anforderungen an einen Reinigungs- und Entfettungsschritt
bei der Fertigung von aus dem Werkstoff Aluminium gefertigten Halbzeugen und Bauteilen
und dem Stand der Technik ergibt sich, dass die bestehenden Verfahren dahingehend
zu verbessern sind, dass in kurzen Behandlungszeiten eine nasschemische Reinigung
und Entfettung einer Vielzahl von Halbzeugen oder Bauteilen möglich ist, in deren
Folge zuverlässig hochglänzende Werkstoffoberflächen bereitgestellt werden, die, insoweit
mit transparenten Lacken beschichtet, auch hohen ästhetischen Ansprüchen genügen und
auf den Außenflächen keine Mattierungen aufweisen. Insbesondere soll ein Reiniger
bereitgestellt werden, der in einem hinsichtlich Applikationstemperatur und -dauer
breitem Anwendungsfenster ohne verfahrenstechnisch aufwändige Kontrolle von Badparametern
konstant gute Eigenschaften hinsichtlich Reinigungsergebnis und Glanzgrad vermittelt,
und dies auch in Hochdurchsatzprozessen wie der Dosenfertigung. Weiterhin soll die
nasschemische Reinigung und Entfettung mit einer Zusammensetzung erfolgen können,
die weitestgehend ökologisch unbedenklich ist und bei Anwendung aus arbeitshygienischer
Sicht keine gesundheitliche Belastung für die mit der Durchführung und Kontrolle der
Reinigung beauftragten Arbeiter hervorruft.
[0005] Die vorliegende Erfindung löst dieses Anforderungsprofil, indem ein Verfahren zur
Reinigung von Oberflächen des Metalls Aluminium etabliert wird, bei dem die zu reinigende
Aluminiumoberfläche mit einem alkalischen Reiniger in Kontakt gebracht wird, der einen
pH-Wert von größer als 8,0 aufweist und neben Wasser
- a) mindestens einen alkalischen Builder,
- b) insgesamt mindestens 0,20 g/ kg an in Wasser gelösten Aluminaten berechnet als
AlO2, und
- c) mindestens ein Tensid enthält.
[0006] Die den alkalischen Reiniger im Kontext der vorliegenden Erfindung kennzeichnenden
Konzentrations- oder Mengenangaben beziehen sich jeweils immer, insoweit im Einzelfall
nicht explizit anders definiert, auf die Gesamtzusammensetzung des alkalischen Reinigers.
[0007] Unter einem alkalischen Builder werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung alkalisch
reagierende Verbindungen oder eine Mischung solcher Verbindungen bezeichnet, wobei
zumindest eine alkalisch reagierende Verbindung in einer Konzentration von mindestens
1 mmol/kg Bestandteil des Builders sein muss, bei der die die Alkalität hervorrufende
Gleichgewichtsreaktion einen pK
B-Wert im Bereich von 3,0-6,0 aufweist. Gut geeignete Builder im Kontext der vorliegenden
Erfindung sind daher Carbonate, Borate, Silikate und/oder Phosphate sowie Mischungen
dieser Verbindungen mit Hydroxiden.
[0008] Im Kontext der vorliegenden Erfindung ist der alkalische Builder bevorzugt ausgewählt
aus Alkalimetallcarbonaten und/oder Alkalimetallcarbonaten, besonders bevorzugt aus
Alkalimetallcarbonaten und insbesondere bevorzugt aus Natriumcarbonat.
[0009] Um die bei der Metallbearbeitung üblicherweise eingesetzten Ziehöle und Fette gut
von den zu reinigenden Bauteiloberflächen entfernen zu können, ist bevorzugt, wenn
der Reiniger insgesamt mindestens 0,20 g/kg, besonders bevorzugt insgesamt mindestens
0,30 g/kg, insbesondere bevorzugt insgesamt mindestens 0,40 g/kg an Alkalimetallcarbonaten
berechnet als COs enthält. Die Reinigung und Entfettung wird dabei auch durch das
Anbeizen des Aluminiumgrundsubstrates unterstützt, jedoch sind hohe Beizraten auch
bereits bei kurzen Behandlungszeiten für den Oberflächenglanz aufgrund der dann deutlich
erhöhten erhöhte Oberflächenrauigkeit nachteilig. Um dem Mattieren der Aluminiumoberflächen
vorzubeugen, werden erfindungsgemäß bevorzugt solche Reiniger eingesetzt deren Anteil
an Alkalimetallcarbonaten insgesamt nicht mehr als 3,00 g/kg, besonders bevorzugt
insgesamt nicht mehr als 2,00 g/kg jeweils berechnet als COs beträgt.
[0010] Aus ähnlichen Erwägungen ist für die ausreichende Reinigung und ggf. auch Entfernung
von Ziehölen und Fetten erforderlich, dass der pH-Wert des alkalischen Reinigers größer
als 8,0 ist, vorzugsweise größer als 8,5. Jedoch um ein Überbeizen der im erfindungsgemäßen
Verfahren behandelten Aluminiumoberflächen möglichst ohne den Einsatz von Inhibitoren
verhindern zu können, ist es bevorzugt, wenn der pH-Wert des alkalischen Reinigers
nicht größer als 11,0, besonders bevorzugt nicht größer als 10,5 und insbesondere
bevorzugt nicht größer als 10,0 ist.
[0011] Für eine ausreichende pH-Stabilität und gleichbleibende, aber nicht zu hohe Beizwirkung
ist bevorzugt, wenn der alkalische Reiniger eine Gesamtalkalität in Punkten von mindestens
1,5, besonders bevorzugt von mindestens 1,8 aufweist, jedoch vorzugsweise keine Gesamtalkalität
die 4,0 Punkte, besonders bevorzugt 3,0 Punkte, ganz besonders bevorzugt 2,4 Punkte
überschreitet. Die Gesamtalkalität entspricht dabei dem Verbrauch an 0,1 N Salzsäure
in Millilitern nach Titration eines mit 50 ml entionisiertem Wasser (κ < 1 µScm
-1) verdünnten Probevolumens von 10 ml des Reinigers bis zu einem pH-Wert von 3,6 bei
einer Temperatur von 25 °C titriert.
[0012] Die freie Alkalität des alkalischen Reinigers in Punkten liegt für eine moderate
Beizwirkung während des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise nicht oberhalb von
1,5, besonders bevorzugt nicht oberhalb von 1,0 und insbesondere bevorzugt nicht oberhalb
von 0,8, jedoch vorzugsweise bei mindestens 0,2 Punkten, besonders bevorzugt bei 0,3
Punkten. Die freie Alkalität entspricht dabei dem Verbrauch an 0,1 N Salzsäure in
Millilitern nach Titration eines mit 50 ml entionisiertem Wasser (κ < 1 µScm-1) verdünnten
Probevolumens von 10 ml des Reinigers bis zu einem pH-Wert von 3,6 bei einer Temperatur
von 25 °C titriert
[0013] Wesentlich für die Bereitstellung einer glänzenden Oberfläche und den Erhalt des
Glanzes während des Reinigungsvorgangs gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die
Anwesenheit der in Wasser gelösten Aluminate, die als komplexe Hydroxoaluminat-Ionen
vorliegen. Als Quelle für die in Wasser gelösten Aluminate sind alle wasserlöslichen
Aluminate geeignet, vorzugsweise Alkalimetallaluminaten, beispielsweise Natriumaluminat
und/oder Kaliumaluminat, jedoch besonders bevorzugt Natriumaluminat.
[0014] Aufgrund der Aluminate erfolgt die Reinigung und Entfettung in dem alkalischen Medium
sehr effizient und ohne Einbußen hinsichtlich der Glanzeigenschaften, da ein Überbeizen
des Aluminiumsubstrates in Gegenwart der Aluminate verhindert wird. Hierfür ist erforderlich,
dass insgesamt mindestens 0,20 g/kg an in Wasser gelösten Aluminaten enthalten sind,
vorzugsweise insgesamt mindestens 0,40 g/kg, besonders bevorzugt insgesamt mindestens
0,60 g/kg jeweils berechnet als AlO
2. Deutlich höhere Gehalte an Aluminaten können im Reiniger realisiert werden, ohne
Einbuße an Performanz, insbesondere ohne Glanzverlust, jedoch aus Gründen der Wirtschaftlichkeit
sollte der Gehalt an in Wasser gelösten Aluminaten beschränkt werden und vorzugsweise
sind daher insgesamt weniger als 4,00 g/kg, besonders bevorzugt insgesamt weniger
als 3,00 g/kg, insbesondere bevorzugt weniger als 2,00 g/kg an in Wasser gelösten
Aluminaten berechnet als AlO
2 im alkalischen Reiniger enthalten. Insgesamt ergibt sich ein breites Anwendungsfenster
hinsichtlich des Gehaltes an in Wasser gelösten Aluminaten, was einen hohen verfahrenstechnischen
Spielraum eröffnet.
[0015] Notwendig für eine gute Reinigungs- und Entfettungsleistung ist die Anwesenheit mindestens
eines Tensides. Geeignet sind grundsätzlich sämtliche im Stand der Technik bekannten
oberflächenaktiven Substanzen, die in der Lage sind, unpolare Bestandteile in einer
kontinuierlichen wässrige Phase zu emulgieren. Hierzu gehören Aniontenside, wie die
zuvor genannten Fettsäuren, aber insbesondere auch nichtionische Tenside (Niotenside).
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren ist daher im
alkalischen Reiniger mindestens ein nichtionisches Tensid mit einem HLB-Wert oberhalb
von 10,0, vorzugsweise oberhalb von 11,0, besonders bevorzugt oberhalb von 12,0 enthalten.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist der HLB-Wert eine empirische Größe und berechnet
sich wie folgt:
mit ML: Molmasse der lypophilen Gruppe des Niotensids;
M: Molmasse des Niotensids
[0016] Bevorzugte Niotenside mit einem HLB-Wert größer als 10,0 sind ausgewählt aus Alkylbenzylalkoxylaten
mit nicht mehr als 12 Kohlenstoffatomen im Alkylrest, der wiederum vorzugsweise gesättigt
ist, wobei die Alkylbenzylalkoxylate mindestens 6, aber nicht mehr als 14 Alkoxy-Einheiten
aufweisen.
[0017] Ebenso geeignet, und insofern in gleichem Maße bevorzugt, sind Niotenside mit einem
HLB-Wert größer als 10,0, die ausgewählt sind aus Fettalkoholalkoxylaten mit mindestens
8, jedoch nicht mehr als 16 Kohlenstoffatomen im Alkylrest, der vorzugsweise gesättigt
und besonders bevorzugt gesättigt und unverzweigt ist, die mindestens 10, aber nicht
mehr als 30 Alkoxy-Einheiten aufweisen, wobei die Alkoxyeinheiten vorzugsweise jeweils
ausgewählt sind aus Ethoxy- und/oder Propoxy-Einheiten.
[0018] Bei hohen Durchsatzraten von aus Aluminium gefertigten Halbzeugen und Bauteilen oder
bei längerem Betrieb eines Reinigungsbades nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann
aufgrund des dann erhöhten Eintrages von Aluminium-Ionen die Ausfällung von Aluminiumsalzen
problematisch werden. Die mit den Ausfällungen auf den Halbzeugen und Bauteilen auftretenden
mikrokristallinen Ablagerungen verschlechtern die Glanzeigenschaften der Aluminiumoberflächen
und stellen zudem Oberflächendefekte mit potenziell ungenügender Haftung zu nachfolgend
aufgebrachten Lacksystemen dar. Um dem vorzubeugen, enthält der alkalische Reiniger
vorzugsweise zusätzlich organische Komplexbildner, die wiederum vorzugsweise ausgewählt
sind aus α -Hydroxycarbonsäuren, besonders bevorzugt ausgewählt sind aus α-Hydroxycarbonsäuren
mit nicht mehr als drei Carboxyl-Gruppen, ganz besonders bevorzugt aus Zuckersäuren,
insbesondere bevorzugt Aldonsäuren und Aldarsäuren, sowie besonders bevorzugt aus
Zitronensäure und/oder Weinsäure. Für eine ausreichende Dosierung ist in der Regel
vorteilhaft, wenn das molare Verhältnis von im Reiniger enthaltenen organischen Komplexbildnern
zu Aluminaten im Bereich von 1 : 1 zu 1 : 10, besonders bevorzugt im Bereich von 1
: 2 zu 1 : 8 liegt.
[0019] Ein Vorteil des im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzten alkalischen
Reinigers besteht darin, dass er Fluorid-frei und ohne die Additivierung von Inhibitoren
formuliert werden kann. Des Weiteren kann auf potenziell gesund- und umweltschädliche
Buildersubstanzen wie Phosphate und/oder Borate verzichtet werden.
[0020] Erfindungsgemäß bevorzugt sind daher Verfahren, bei denen der alkalische Reiniger
insgesamt weniger als 100 mg/kg, besonders bevorzugt weniger als 10 mg/kg, insbesondere
bevorzugt weniger als 1 mg/kg an in Wasser gelösten Phosphaten berechnet als PO
4 oder an in Wasser gelösten Boraten berechnet als BOs oder an in Waser gelösten Silikaten
berechnet als SiO
4 enthält.
[0021] Erfindungsgemäß bevorzugt sind auch Verfahren, bei denen der alkalische Reiniger
insgesamt weniger als 100 mg/kg, besonders bevorzugt weniger als 10 mg/kg, insbesondere
bevorzugt weniger als 1 mg/kg an in Wasser gelösten Fluoriden berechnet als Gesamtfluorid-Gehalt
enthält. Der Gesamtanteil an Fluoriden (Gesamtfluorid-Gehalt) wird in einem TISAB
gepufferten aliquoten Teil des alkalischen Reinigers mit einer Fluorid-sensitiven
Elektrode bei 20 °C bestimmt (TISAB: "Total Ionic Strength Adjustment Buffer"), wobei
das volumenbezogene Mischungsverhältnis von Puffer zum aliquoten Teil des Reinigers
1 : 1 ist. Der TISAB Puffer wird hergestellt durch Auflösung von 58 g NaCl, 1 g Natriumcitrat
und 50 ml Eisessig in 500 ml entionisiertem Wasser (κ < 1µScm
-1) und Einstellen eines pH-Wertes von 5,3 mittels 5 N NaOH sowie Auffüllen auf ein
Gesamtvolumen von 1000 ml wiederum mit entionisiertem Wasser (κ < 1µScm
-1).
[0022] Ebenso bevorzugt ist die Abwesenheit von sonst üblichen Korrosionsinhibitoren für
Aluminium und daher, dass der alkalische Reiniger insgesamt weniger als 100 mg/kg,
vorzugsweise weniger als 10 mg/kg, besonders bevorzugt weniger als 1 mg/kg an Benzoesäure
und in Wasser gelösten Benzoaten berechnet als C
7H
6O
2 oder an in Wasser gelösten organischen Verbindungen mit zumindest einem Stickstoff-haltigen
Heterozyklen berechnet als N
3 enthält.
[0023] Das In-Kontakt-Bringen des alkalischen wässrigen Reinigers kann im erfindungsgemäße
Verfahren mit allen im Stand der Technik etablierten Auftragungsverfahren erfolgen,
wobei das Tauchen, Fluten, Besprühen und Benebeln der Aluminiumoberflächen, insbesondere
das Tauchen und das Besprühen, wobei die letztgenannte Applikationsart bei Hochdurchsatzprozessen
wie der Dosenfertigung bevorzugt und etabliert ist. Die Kontaktzeiten liegen vorzugsweise
im Bereich von 5 bis 180 Sekunden, üblicherweise und daher besonders bevorzugt bei
weniger als 60 Sekunden, insbesondere bevorzugt bei 10 bis 30 Sekunden.
[0024] Das Temperaturintervall, bei dem das In-Kontakt-Bringen mit dem alkalischen wässrigen
Reiniger erfolgt und eine Reinigung besonders effektiv vollzogen wird, liegt bei 30
bis 65 °C, besonders bevorzugt bei 40 bis 60°C, insbesondere bevorzugt bei 45 bis
55°C jeweils als Temperatur des Reinigers beim In-Kontakt-Bringen.
[0025] Die im erfindungsgemäßen Verfahren zur Reinigung behandelten Oberflächen des Metalls
Aluminium sind vorzugsweise die Oberflächen solcher Halbzeuge und Bauteile, die aus
dem Werkstoff Aluminium gefertigt sind oder die eine Aluminiumplattierung aufweisen.
Sowohl Aluminiumplattierungen als auch Aluminiumwerkstoffe, die Oberflächen des Metalls
Aluminium im Sinne der vorliegenden Erfindung bilden, bestehen zu mehr als 50 At.-%,
vorzugsweise mehr als 80 At.-%, besonders bevorzugt mehr als 90 At.-% aus dem Metall
Aluminium und es können somit auch Aluminiumlegierungen im erfindungsgemäßen Verfahren
gereinigt werden. Weitere Legierungsbestandteile können beispielsweise ausgewählt
sein aus Mangan, Magnesium, Eisen, Kupfer, Zink, Chrom, Zirkonium und/oder Silizium.
Ein besonders bevorzugter Aluminiumwerkstoff, der im erfindungsgemäßen Verfahren sehr
zuverlässig gereinigt werden kann, ist die 3xxx Legierungsserie, insbesondere die
3004 Legierung, die speziell für die Herstellung von Getränkedosen zum Einsatz kommt.
[0026] Grundsätzlich können im erfindungsgemäßen Verfahren alle aus den vorgenannten Werkstoffen
gefertigte Halbzeuge und Bauteile gereinigt und entfettet werden. Zu erwähnen sind
hier besonders Flacherzeugnisse wie Bleche und aus diesen beispielsweise durch Tiefziehen
geformte Halbzeuge, wie zum Beispiel einseitig offene Dosen. Jedoch eignet sich das
Verfahren wie eingangs erwähnt in besonderem Maße für die Reinigung und Entfettung
im Kontext der Serienfertigung einer Vielzahl von Halbzeugen und Bauteilen in hoher
Durchsatzrate, so dass im Fokus der vorliegenden Erfindung die Reinigung und Entfettung
von Dosenzylindern für die Herstellung von Getränke- oder Aerosoldosen steht, die
somit das entsprechend bevorzugte Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens
darstellt.
[0027] Im erfindungsgemäßen Verfahren besonders bevorzugt werden daher solche Oberflächen
des Metalls Aluminium gereinigt und entfettet, die die Oberflächen einer Vielzahl
von aus Aluminium und seinen Legierungen gefertigten Dosenzylindern darstellen.
[0028] In einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Zusammensetzung,
die im besonderen Maße geeignet ist, in einem erfindungsgemäßen Verfahren als wässriger
alkalischer Reiniger verwendet zu werden. Diese erfindungsgemäße Zusammensetzung ist
ein alkalischer Reiniger für Aluminiumoberflächen, der einen pH-Wert von größer als
8,0 und vorzugsweise nicht größer als 11,0 aufweist, enthaltend neben Wasser
- a) mindestens 0,20 g/kg, jedoch vorzugsweise nicht mehr als 3,00 g/kg an Alkalimetallcarbonaten
berechnet als COs,
- b) mindestens 0,20 g/ kg, jedoch vorzugsweise weniger als 4,00 g/kg an in Wasser gelösten
Aluminaten, vorzugsweise an Natriumaluminat, berechnet als AlO2,
- c) mindestens ein Niotensid mit einem HLB-Wert größer als 10,0 und
- d) mindestens einen organischen Komplexbildner, der vorzugsweise ausgewählt ist aus
α - Hydroxycarbonsäuren, besonders bevorzugt ausgewählt sind aus
α - Hydroxycarbonsäuren mit nicht mehr als drei Carboxyl-Gruppen, ganz besonders bevorzugt
ausgewählt aus Gluconsäure und/oder Zitronensäure.
[0029] Weitere bevorzugte Ausführungsformen des alkalischen Reinigers können analog zu denjenigen
vorgenommen werden, die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens hinsichtlich des
dort eingesetzten alkalischen Reinigers beschrieben wurden.
Beispiele:
[0030] Zur Veranschaulichung der Reinigungs- und Entfettungsleistung erfindungsgemäßer alkalischer
Reiniger wurden aus AI3004 gefertigte einseitig offene Getränkedosen mit unterschiedlichen
Rezepturen im Sprühverfahren gereinigt. Die Applikation der Reiniger erfolgte im Sprühen
bei 1,0 bar. Nach der Spühapplikation des Reinigers wurden die Halbzeuge durch kurzes
Eintauchen in entionisiertem Wasser (κ < 1 µScm
-1) von Rückständen des Reinigers befreit und nach dem Austauchen und Abblasen der Oberflächen
der jeweilige Glanzgrad bestimmt. Für die Bestimmung des Glanzgrades wurde der Reflexionsgrad
der jeweiligen Substratoberfläche gemessen und ins Verhältnis zum Reflexionsgrad einer
mit einem Gemisch von n-Hexan/Ethanol (volumetrisch 1:1) entfetteten Oberfläche des
jeweiligen Halbzeuges gesetzt. Aus der Tabelle 1 sind die entsprechenden Ergebnisse
dargestellt. Die erfindungsgemäße Anwendungslösung enthält als 1 Gew.-%ige Lösung
des Reinigerkonzentrates (siehe B1, Tabelle 1) folgende Bestandteile:
Natriumaluminat |
0,90 g/kg |
Na2CO3 |
0,47 g/kg |
Niotenside (HLB-Wert 10-12) |
0,26 g/kg |
Natriumgluconat |
0,26 g/kg |
Zitronensäure |
0,30 g/kg |
Tab. 1
|
Menge / Gew.-% |
pH-Wert |
Dauer / s |
T / °C |
Glanzgrad# |
B1 |
1,0 |
9,6 |
40 |
60 |
95 |
B1 |
1,0 |
9,6 |
180 |
60 |
94 |
B2 |
1,5 |
9,6 |
40 |
60 |
94 |
B2 |
1,5 |
9,8 |
180 |
55 |
95 |
VB1 |
1,5 |
9,8 |
40 |
60 |
70 |
VB1 |
1,5 |
9,8 |
180 |
60 |
20 |
VB2 |
1,5 |
2,1 |
40 |
60 |
98 |
VB2 |
1,5 |
2,1 |
180 |
60 |
50 |
# bestimmt bei einem Winkel von 60° mit Picogloss Model 503, Fa. Erichsen
B1/B2 erfindungsgemäße alkalische Reiniger auf Basis desselben Konzentrats
VB1 kommerzieller alkalischer Reiniger auf Basis von NaOH/Borat (Bonderite® C-AK 60036 der Fa. Henkel AG)
VB2 kommerzieller Fluorid-haltiger Reiniger auf Basis von H2SO4/HF (Bonderite® C-IC 740 E der Fa. Henkel AG) |
1. Verfahren zur Reinigung von Oberflächen des Metalls Aluminium, bei dem die zu reinigende
Aluminiumoberfläche mit einem alkalischen Reiniger in Kontakt gebracht wird, der einen
pH-Wert von größer als 8,0 aufweist und neben Wasser
a) mindestens einen alkalischen Builder,
b) insgesamt mindestens 0,20 g/ kg an in Wasser gelösten Aluminaten berechnet als
AlO2, und
c) mindestens ein Tensid enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der alkalische Builder des Reinigers ausgewählt ist aus Alkalimetallhydroxiden und/oder
Alkalimetallcarbonaten, vorzugsweise aus Alkalimetallcarbonaten und besonders bevorzugt
aus Natriumcarbonat.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der alkalische Reiniger insgesamt mindestens 0,20 g/kg, vorzugsweise insgesamt mindestens
0,30 g/kg, ganz besonders bevorzugt insgesamt mindestens 0,40 g/kg, jedoch vorzugsweise
insgesamt nicht mehr als 3,00 g/kg, besonders bevorzugt insgesamt nicht mehr als 2,00
g/kg an Alkalimetallcarbonaten berechnet als COs enthält.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert des Reinigers größer als 8,5, jedoch vorzugsweise nicht größer als 11,0,
besonders bevorzugt nicht größer als 10,5 und ganz besonders bevorzugt nicht größer
als 10,0 ist.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Quelle für die in Wasser gelösten Aluminate Alkalimetallaluminate, vorzugsweise
Natriumaluminat, im alkalischen Reiniger enthalten sind.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der alkalische Reiniger insgesamt mindestens 0,40 g/kg, vorzugsweise insgesamt mindestens
0,60 g/kg, jedoch vorzugsweise insgesamt weniger als 4,00 g/kg, besonders bevorzugt
insgesamt weniger als 3,00 g/kg, insbesondere bevorzugt weniger als 2,00 g/kg an in
Wasser gelösten Aluminaten berechnet als AlO2 enthält.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine im alkalischen Reiniger enthaltene Tensid ausgewählt ist aus
Niotensiden, vorzugsweise aus Niotensiden mit einem HLB-Wert größer als 10,0, besonders
bevorzugt aus Alkylbenzylalkoxylaten mit nicht mehr als 12 Kohlenstoffatomen im Alkylrest,
der vorzugsweise gesättigt ist, die mindestens 6, aber nicht mehr als 14 Alkoxy-Einheiten
aufweisen, und/oder aus Fettalkoholalkoxylaten mit mindestens 8, jedoch nicht mehr
als 16 Kohlenstoffatomen im Alkylrest, der vorzugsweise gesättigt und besonders bevorzugt
gesättigt und unverzweigt ist, die mindestens 10, aber nicht mehr als 30 Alkoxy-Einheiten
aufweisen, wobei die Alkoxyeinheiten vorzugsweise jeweils ausgewählt sind aus Ethoxy-
und/oder Propoxy-Einheiten.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der alkalische Reiniger zusätzlich organische Komplexbildner enthält, die vorzugsweise
ausgewählt sind aus α -Hydroxycarbonsäuren, besonders bevorzugt ausgewählt sind aus
α-Hydroxycarbonsäuren mit nicht mehr als drei Carboxyl-Gruppen, ganz besonders bevorzugt
aus Zuckersäuren, insbesondere Aldonsäuren und Aldarsäuren, sowie aus Zitronensäure
und/oder Weinsäure.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das molare Verhältnis von im alkalischen Reiniger enthaltenen organischen Komplexbildnern
zu Aluminaten im Bereich von 1 : 1 zu 1 : 10, vorzugsweise im Bereich von 1 : 2 zu
1 : 8 liegt.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der alkalische Reiniger insgesamt weniger als 100 mg/kg, vorzugsweise weniger als
10 mg/kg, besonders bevorzugt weniger als 1 mg/kg an in Wasser gelösten Phosphaten
berechnet als PO4 enthält.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reiniger insgesamt weniger als 100 mg/kg, vorzugsweise weniger als 10 mg/kg,
besonders bevorzugt weniger als 1 mg/kg an in Wasser gelösten Boraten berechnet als
BOs enthält.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der alkalische Reiniger insgesamt weniger als 100 mg/kg, vorzugsweise weniger als
10 mg/kg, besonders bevorzugt weniger als 1 mg/kg an Benzoesäure und in Wasser gelösten
Benzoaten berechnet als C7H6O2 enthält.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der alkalische Reiniger insgesamt weniger als 100 mg/kg, vorzugsweise weniger als
10 mg/kg, besonders bevorzugt weniger als 1 mg/kg an in Wasser gelösten organischen
Verbindungen mit zumindest einem Stickstoff-haltigen Heterozyklen berechnet als N3 enthält.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche zur Reinigung und Entfettung
von Oberflächen des Metalls Aluminium, die die Oberflächen einer Vielzahl von aus
Aluminium gefertigten Dosenzylindern darstellen.
15. Alkalischer Reiniger für Aluminiumoberflächen, der einen pH-Wert von größer als 8,0
und vorzugsweise nicht größer als 11,0 aufweist, enthaltend neben Wasser
a) mindestens 0,20 g/kg, jedoch vorzugsweise nicht mehr als 3,00 g/kg an Alkalimetallcarbonaten
berechnet als COs,
b) mindestens 0,20 g/ kg, jedoch vorzugsweise weniger als 4,00 g/kg an in Wasser gelösten
Aluminaten, vorzugsweise an Natriumaluminat, berechnet als AlO2,
c) mindestens ein Niotensid mit einem HLB-Wert größer als 10,0 und
d) mindestens einen organischen Komplexbildner, der vorzugsweise ausgewählt ist aus
α -Hydroxycarbonsäuren, besonders bevorzugt ausgewählt sind aus α-Hydroxycarbonsäuren
mit nicht mehr als drei Carboxyl-Gruppen, ganz besonders bevorzugt ausgewählt aus
Gluconsäure und/oder Zitronensäure.