CS119290A3 - Process for removing deposits from sensitive substrates and cleaning mediaused therefor - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu odstraňování nánosů z citlivýchkovových a kompozitních povrchů a podobných substrátů a pou-žívaných čistících médií. Často Je žádoucí čistit povrchy nebo odstraňovat nánosykonstrukcí z různých typů staveb a zařízení od budov po průmyslová zaří-zení. K těmto účelům Jsou známy četné postupy od mechanickýcha.brasních technik po aplikaci chemikálii pro čištění neboodstraňování povrchových, povlaků, Jako Jsou nátěry * těsněni,laky apod. Tvrdé trvanlivé povrchy, Jako Jsou Žulové stěnynebo tlusté ocelové plechy, je možno čistit nebo stahovatintenzivními abrasními metodami, jako Je ošlehévání pískem.Jemnější povrchy často vyžaduji méně agresivní působeni, aby Z* nedošla k poškození substrátů. J' Civilní i. vojenské letecké společnosti vydávají velkésumy na periodické stahování nebo obrušování. nátěrů a Jinýchpovlaků z, vnějšího povrchu moderních letadel. Mezi tyto po-vrchy patří lehké slitiny hliníku nebo Jiných kovů nebo kom-pozity, které Jsou relativně měkké a z nichž Je nutno nátěrnebo Jiný povlak odstraňovat opatrně, aby nedošlo k příliš-nému oděru nebo chemickému poškození. Toto poškození, by mo-hla v extrémním případě vést k mechanickému selhání. K· odstraňování nánosů z citlivých kovových a kompozit-* nich povrchů letadel apod. se navrhují různé zlepšené metodystahování, podobné ošlehévání ibiškem. Ošlehávaci média protyto účely by měla výhodně splňovat tato kriteria: 1. Měla by být relativně neagresivní /Mohsova tvrdostasi 2,0 až 3,0/. 2. Měla by být dostupná s různou distribucí velikostíČástic pro ošetření různých substrátů. 3. Měla by být volně tekoucí za podmínek vysoké vlhkos-ti a v širokém rozmezí tlaku vzduchu a průtokové rychlostimédia. 4. Měla by být rozpustná ve vodě a neznečišťující a u-snadňovat alstranění ze stahovaných nátěrů a pryskyřic přizpracování odpadu. - Garrův patent USA č. 4 -731 125, udělený 15.3.1988, po-pisuje použití plastových médií pro čištění citlivých kovo-vých a kompozitních povrchů ošleháváním. -Tato média Jsouvšak poměrně drahá a mohou komplikovat odstraňování odpadu.

Jako ošlehávací médium pro odstraňováni povlaků z cit-livých substrátů, Jako Jsou části letadel, byl rovněž navr-žen hydrogenuhličitan sodný. Tato sloučenina Je Jako médiumIdeální, neboť snadno splňuje výše uvedená kriteria 1,2a » ř · ' 4. Je totiž relativně neagresivní /Mohsova tvrdost asi 2,5/,Je dostupná v různých velikostech částic a Je Jednak roz-pustná ve vodě a Jednak používaná vazařízeních pro zpracováníodpadních vod k regulací alkalinity a pH. Mírné abrázivnívlastností hydrogenuhličitanu sodného Již byly dříve využitynapříklad v prostředcích pro čištění 2ubů, vi2 například pa-tenty USA č. 3 8Θ2 638, 3 972 123, 4 174 571, 4 412 402, - 3 4 214 971, 4 462 803, 4 482 322, 4 487 582, 4 492 575, 4 494 932 a 4 522 597.

Hlavní nevýhodou, doprovázející použití hýdrógěňúhlíčl- 'tanu sodného Jako ošlehávácího média, Je Jeho tendence ke ’ spékání při stlačení nebo, což Je významnější, při vystavenípodmínkám vysoké vlhkosti. To Je zvláěí akutní v piJ^adě prů-myslového ošlehávání, pro něž Je stlačený vzduch v podstatěnasycen vlhkosti, tj. má relativní vlhkost 90 % nebo vyšší,a obsahuje olejovité Znečištující příměsi ze vzduchovýchkompresorů. Vlastní tokové vlastnosti obchodně dostupnéhohydrogenuhličítanu sodného jsou navíc špatné v důsledku běž-né .distribuce velikosti částic a tvaru krystalů.

Je známo přidávat k hydrogenuhličítanu sodnému pomocnéprostředky ke zlepšení takových vlastností a prostředky -/_proti spékání. Bylo například navrženo přidávat k hydrogen-uhličitanu sodnému fosforečnan vápenatý /tríkalciumfosfát, TCP/ do prášků do pečivá a profylaktických prostředků prozubolékařské vzdušné trysky. Přídavek této látky podstatnězlepšuje tokové vlastnosti hydxogenuhllčitanu a Jeho odolnostproti spékání. Životnost hydrogenuhličítanu sodného s přísa-dou TCP při podmínkách místnosti Je však omezena na 3 až 6měsíců, poněvadž TCP absorbuje vlhkost a po nasycení se pro- ,dukt spéká. Předmětem vynálezu Je způsob odstraňování nánosů z cit-livých substrátů, při němž Je povrch subsťSJptu ošleháyán v podstatě nasyceným proudem vzduchu pod tlakem asi 69 až1035 kPa a Jako ošlehávacího média se použije vodorazpustné-ho hydrogenuhličitanu sadRsba o velikosti částic v rozmezíasi 10 až 500/um ve směsi s alespoň 0,2 % hmotnostních, vý-hodně asi 0,2 až 3 % hmotnostních, prostředku pro zlepšenitokových vlastností a proti spékání na bází hydrofobní sili- ky, vztaženo na hmotnost hydrogenuhličitanu sodného. Tatoω médi^, obsahující hydrofobní siliku, vykazují významně lep-ší toj^cové charakteristiky než srovnatelná média, která buáneobsahují přísady pro zlepšení tokových vlastností nebo kte-rá obsahují běžné přísady pro zlepšení tokových vlastností, .....-—.Jako Je TCP nebo hydrofilní silika· Ošleháv.áací média na bázi hydrogauhliSitanu sodného a obsahující podle vynálezu hydro-fobní siliku Jako prostředek pro zlepšení tokových vlastnos-tí mají navíc; delší, téměř neomezenou životnost a vykazujivyšší odolnost vůči komerčně používaným proudům vzduchu ovysoké relativní vlhkosti· V ošlehávacích médiích podle vynálezu Je výhodně použí-vat Jako abrazivní materiál hydrogeuhličitan sodný· V rámcivynálezu Je však možno používat 1 ostatní vodorozpustné hyd-rogenuhličitany, například hydrogenuhličltany alkalickýchkovů, Jako Je hydrogenuhličitan draselný nebo hydrogenuhlí-čitan amonný· Jestliže se tedy následující popis vztahujepřevážně na výhodná ošlehávací média s hydrogpnuhličitanemsodným, Je nutno mít na zřeteli, že vynález se stejně vzta-huje i na ošlehávací média, obsahující Jako abraziva Jiné vodorozpustné hydrogenuhličltany. ___ Hydrofobní slllka již byla .použita , ve směsi s hydrofil- ní silikon Jako prostředek pro zlepšení tokových vlastnosti | v prafýlaktických zubolékařskýeh leštících prostředcích. Ty-to prostředky Jsou však používány v podmínkách, které sediametrálně liší od průmyslových ošlehávacích médií. Zubolé-kařské profylaktické prostředky totiž obsahují hydrogenuhll-čitanové částice o velikosti asi S5 až 70yum a Jsou apliko-vány rychlostí asi 3 g/min tryskami o průměru 7,9 mm až 15,9mm poď tlakem čistého, laboratorně stlačeného vzduchu podtlakem asi 345 až 690 kP«. Nejzávažnější Je, že tento vzduch není v podstatě'nasycen vlhkostí a představuje zcela.,.odlišné' - ' .;- . - . .. .' ' · . · . · · ·'.. " —problémy"toku a spékání než Jsou ty, které se vyskytují'při vaplikaci, průmyslových ošlehávacích médií při vysokých 'výko-nech proudů stlačeného nasyceného vzduchu. ' . : Qšlehávací média podle vynálezu sestávají, v podstatěz vodorozpustného hydrogenuhličltanuip například hydrogenuhli-čitanu sodného, ve směsi s částicemi hydrofobní siliky. Hyd-rofobní silika, na rozdíl od známých hydroflíních sillk,v podstatě neobsahuje silanolové skupiny nevázané -ne vodíkůadsorbovanou vodu.

Je_dnim z výhodných produktů, který Je možno použít Jakohydrofobní siliku v ošlehávacích médiích podle vynálezu, Je

Aerosil R 972, produkt fy Degussa AG. Tento materiál Je tvo-řen aerosolem čistého koagulovaného oxidu křemičitého, v němž asi 75 % sllanolových skupin na Jeho povrchu Je che-micky zreagováno s dimethyldlchlorsilanem a výsledný produktobsahuje asi 0,7 mmol chemicky vázaných methylových skupinna 100 m povrchu a obsahuje asi 1 % uhlíku. Průměr Jeho čás-tic se pohybuje mezi asi 10 a 40 nm a specifický povrch čás-tic Je asi 110 m /g· Je možno ho připravit plamenovou hydro-lýzou hydrofllní sillky, Jak Je podrobně popsáno v Angew.Chem. 72,744 /1960/, F-PS 1 368 765 a DT-A5 1 163 784. Oalšípodrobnosti ohledně tohoto materiálu Jsou obsaženy v tech-nlském bulletinu o názvu "Basic Characterlsltcs and Applica-tions of AER05IL", Degussa AG, srpen 1986. - Částice hydrofobní slliky se mísí s oŠleháváaeím pro-středkem na bázi hydrogenuhličltanu sodného v poměru alespoň asi 0,2 a až asi 3 % hmotnostní, vztaženo na Jeho hmotnost. u Částice hydrogenuhličltanu mohou mít Jakokoli požadovanouvelikost- v rozmezí asi 10 až 500/Um. Výhodně, pokud se ošle-hávací médium používá pro odstraňování nátěrů z vnějších po-vrchů letadel, se dává přednost použití částic hydrogenuhli-čltanu o průměrné velikosti asi 250 až 300/Um.

Takto tvořená ošlehávací média Jsou vhodná pro čištěnínebo stahování citlivých kovů, například hliníku nebo Jehoslitin, nebo kompozitních substrátů, například Jaké se pou-žívají na vnější povrch letadel, bez oděru nebo jiného po-škození substrátu. Rlezi kompozity, které mohou být ošetřová-ny ošlehávacíml médii podle vynálezu, patří matrice, napří-klad epoxypryskyřice, které mohou obsahovat vlákna pro vyztu- žení, například svazky skleněných vláfcen, grafit apod.

Takto tvořené ošlehávací médium se používá v průmyslově stlačeném proudu vzduchu, tj. v proudech, které jsou v pod- ' | 1! , r statě nasyceny vlhkostí /relativní vlhkost 90 % nebo vyšší/ *a obsahují oe^Jovité znečišiující příměsi z kompresorů. Ošle-háeací médium hydrogenuhličitan/hydrofobní silika může býtpoužíváno při průtokových rychlostech asi 0,4 až 4,5 kg/mina pod tlakem vzduchu asi 69 až 1035 kPa z ošlehávacích try-sek o průměru 63,5 mm nebo větších. Jak Je výše uvedeno a ’dále plně doloženo, bylo v souvislosti s vynálezem zjištěno, Že takto tvořená a používaná ošlehávací mádla se nespékají,mají výbornou životnost a Jsou volně tekoucí. Slohou tedy býtsnadno používána v průmyslových ošlehávacích provazech proodstraňování nánosů z citlivých kovových a kompozitních po-vrchů · · · ·. Dále Jsou pro bližší ilustraci nespékavých a volně te-koucích charakteristik ošlehávacích médií, padle vynálezu u-vedeny příklady. Všechny uváděné dály a procentické podílyJsou hmotnostní, pokud není uvedeno Jinak. Příklady 1 a 2 - laboratorní zkoušky protispékavých vlast-ností ošlehávacích médií podle vynálezu

Relativní spékavé vlastnosti se hodnotí u těchto formu-lací, obsahujících hydrogenuhličitan sodný o průměrné veli-kosti částic asi TQyUm: - a - Příklad Iz.NaHCO^ + 0,2 % hydrofobní síliky /Aerosil R972/Kontrola A: " " hydrofllní siliky /Sylox 15/

Kontrola Bí " ” " TCP Příklad 2: NaHCOg + 0,5 % hydrafobní siliky /Aerasil R972/

Kontrola C: " " " hydrofllní siliky /Sylox 15/

Kontrola 0: " " " TCP

Kontrola E: ** bez prostředku pro zlepšení takových vlastností

Formulace byly testovány na odolnost vůči spékání při100% relativní vlhkosti v uzavřených lepenkových nádobáchpo zkušební dobu 3 dní· Každá zkoušená formulace byla nalitana zkušební síto 2Q mesh podle normy USA a lehce poklepávánadoprojltí veškerého produktu /vyjma spečeného pedílu/. Pro-dukty prošlé sítem pak byly nality do prázdných krabic apětkrát pevně otřepány z výšky 25^ mm. Pak byly krabice těs-ně uzavřeny.

Ztrojené vzorky každé formulace byly umístěny náhodnědo povětrnostní komory o teplotě místnosti,'v níž Je udržo-vána relativní vlhkost 100%, a mezi Jednotlivými vzorkybyl ponechán prostor alespoň 12,7 mm. Po třech dnech stárnu-tí v povětrnostní komoře byly vzorky vyjmuty a ekvilibroványdalších 24- h při vlhkosti a teplotě místnosti, načež bylohodnoceno spékání.

Pa stárnutí a ekvilibraci byly krabice se vzorky otevře-ny a byly stanovenyhmotnosti celkového obsahu hydrogenuhli-čltanu a zbylého spečeného podílu /po'lehkém patřepání/.

Pak byly stanoveny podíly Jednotlivých vzorků, které, se.. . spekly,, a uvedeny Jako průměr.28 tří vzorků pro každou for-____: mulaci. Byly získány tyto výsledky: f í příklad prostř. pro zlepš. tok, vlastností podíl spečeného'_______________________ vzorku 0,2 % Aerosil R 972

kontrola A 0,2 % Sylox 15kontrola B 0,2 % TCP 12,3 % 39.7 % 35.8 % '2 0,5 % Aerosil R 972 0,6 % kontrola C 0,5 Sylox 15 ' 22,0 % kontrola D 0,5 % TCP 31,7 % — kontrola E ne 32,1 % -Z uvedených výsledků Je zřejmé, že formulace, obsahují- -- ýcí"prostředek proti spékání na bázi hydrofobní dliky /Aero-sil R 972, příklady 1 a 2/, vykazují značně lepší odolnost ' proti spékání orpotl formulacím obsahujícím Jiný prostředek -lr/kontroly A až 0/ nebo žádný prostředek /kontrola E/. Přiklad 3 - provozní zkoušky ošlehávacího média obsahujícíhobydrogenuhličitan,sodný

Dva vzorky hydrogenuhličitanu sodného o průměrné velí- -kosti částic asi 250 až 300/Um, z toho Jeden s příměsí 0,5 %hydrofobní siliky Aerosil R 972, byly použity Jako média vestandardním ošlehávacím zařízení. Bylo použito zařízeníSchmidt Aceustrip System, vyrobené fou Schmidt fflanufacturing,inc. Hpuston, Texas, s průměrem trysky 12,7 mm, Thompsonovým 10 - 2 ventilem, spojeným se zásobníkem o objemu 0,17 m a kompre- 3 sorem.o výkonu 22řS m /min. Zásobník Je opatřen stupnicí,aby bylo možno zjlšlovat průtokovou rychlost médii.

Jednotlivé hydrogenuhličitanavé formulace byly proháně-ny tryskou pod tlakem 414 kPa a použitím stlačeného okolníhovzduchu, který byl při průchodu ošlehávacím médiem v zásob-níku nasycen vlhkostí. částice hydrogenuhličitanu sodného bez hydrofobní dlikyJako prostředku pro zlepšení tekutosti procházely systémempřerušovaně, rychle ucpávaly trysku a bránily dalšímu průto-ku. Nebylo možno dodržet ustálený tok. , Formulace hydrogenuhldičitan - hydrofobní slllka prochá-zela systémem po dobu vícé než 55 h řiditelnou rychlostí po-hybující se od průtoku 0,4 kg/mln do průtoku 3,3 kg/min.Nevyskytly se žádné tokové problémy. Z uvedeného vyplývá, že vynález se týká zlepšeného způ·sobu stahování nebo odstraňování nátěrů nebo Jiných nánosů2 povrchů citlivých substrátů a příslušných ošlehávacích mé-dií s obsahem hydrogenuhličitanu sodného. V rámci vynálezuJe možno různě obměňovat ošlehávací postup a ošlehávací mé-dia, uvedená příkladně v popisech výhodných proveéní, kterávšak rozsah vynálezu nijak neomezují.

Claims (4)

1. PATENTOVÉ Ν Á '/ΊΊΖ-^01_ - 11 - o > ° o < C‘CD ' » > m>-oT-Ci.fn v 'O; X y> θ' c. o βϊ σϊ —j co o,

   1. Způsob odstraňování nánosů z citlivých kovových akompozitních povrchů, vyznačující se tím, že se uvedený po-vrch ošlehává pod tlakem S9 až 1035 kPa v podstatě nasycenýmproudem vzduchu, obsahujícím Jako ošlehávací médium částicevodorozpustného hydrogenuhličítanu vybraného ze skupiny, za-hrnující hydrogenuhličitany alkalických kovů a hydrogenuhli-Čitan amonný, Jehož, velikost částic Je v rozmezí 250 až 300/Um, ve směsi s 0,2 až 3 % prostředku pro zlepšení‘tekutostía proti spékání, tvořeného hydrofobní sllikou, vztažena nahmotnost hydrogenuhličítanu. — 2. Způsob podle nároku 1 , vyznačující se tím, že hydro-genuhličítanem Je hydrogenuhličitan sodný a hydrofobní šili-ka v podstatě neobsahuje silanolové skupiny nevázané vodíko-vou.,vazbou a adsorbovanou vodu.
2. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že ošle-hávací proud se aplikuje na povrch, ošetřovaný 0,4 až 4,5 kgčástic hydrogenuhličítanu sodného za minutu.
3. 4. Ošlehávací médium pro odstraňování nánosů z citli- vých kovových a kompozitních povrchů, vyznačující se tím, žev podstatě sestává z částic vodorozpustného hydrogenuhliči-tanu vybraného ze skupiny,, zahrnující hydrogenuhličitany al-kalických kovů a hydrogenuhličitan amonný, Jehož velikost > částic Je v rozmezí 250 až 300 ^urn, ve směsi s 0,2 až 3 % “ prostředku pro zlepšení tekutosti a proti spékání, tvořeného * hydrofobní sllkou, vztaženo na hmotnost hydrogenuhličítanu.
4. 5. Ošlehávací médium podle nároku 4, vyznačující se tím,že hydrogenuhličitanem Je hydrogenuhličitan.sodný a hydro-fabni silika v podstatě neobsahuje silanolové skupiny nevá-zané vodíkovou vazbou a adsorbovanou vadu.