[1]Изобретение относится к моющим средствам, применяемым для очистки металлических поверхностей деталей, узлов и агрегатов металлургических машин, транспортных средств от загрязнений в виде смазок, масел, жидких углеводородов, и может быть использовано в качестве эффективного моющего средства в ремонтном производстве на металлургических заводах и автотранспортных предприятиях.
[2]Известны боратфосфатные моющие средства для очистки от масляно-жировых загрязнений металлических поверхностей деталей металлургических машин в ремонтном производстве (Илларионов И.Е., Пестряев Д.А., Садетдинов Ш.В., Стрельников И.А. Разработка боратфосфатных моющих средств для очистки деталей металлургических машин в ремонтном производстве // Механическое оборудование металлургических заводов. 2019. №1(12). С. 71-75; Стрельников И.А., Пестряев Д.А., Садетдинов Ш.В., Влияние температуры раствора боратфосфатных моющих средств на качество очистки металла // Механическое оборудование металлургических заводов. 2019. №2(13). С. 23-28).
[3]Недостатками вышеназванных моющих средств являются недостаточные смачивающая, моющая способности и недостаточные ингибирующие коррозию свойства.
[4]Наиболее близким к заявленному техническому решению является моющее средство для очистки деталей, узлов и агрегатов, содержащее мас. %: синтанол ДС-10 -3,5-8,0; карбонат натрия - 47,5-50,0; триполифосфат натрия - 28,0-30,0; метасиликат натрия - 6,8-10,0; моноборат калия - 0,5-1,0; вода - остальное (RU 2620593, C11D 1/72, C11D 3/06, C11 D3/10, C11D 3/08, 29.05.2017).
[5]Недостатками известного моющего средства являются его низкая моющая способность к органическим загрязнениям при очистке поверхности металла и недостаточные противокоррозионные свойства.
[6]Целью предлагаемого изобретения является создание моющего средства для очистки металлических поверхностей от органических загрязнений с улучшенными моющими и противокоррозионными свойствами.
[7]Технический результат - повышение моющих и противокоррозионных свойств моющего средства для очистки загрязненных металлических поверхностей, уменьшение температуры и времени мойки, повышение эффективности использования моющего средства для очистки металлических поверхностей.
[8]Технический результат достигается тем, что моющее средство для очистки металлических поверхностей, содержащее синтанол ДС-10, соду кальцинированную, триполифосфат натрия, метасиликат натрия и воду согласно изобретению, вместо монобората калия содержит дипропионамидпентаборат аммония состава NH4B5O8⋅2C2H5CONH2⋅2H2O при следующем соотношении компонентов, мас. %:
[9]| Синтанол ДС-10 | 0,6-0,8 |
| Карбонат натрия | 2,0-3,0 |
| Триполифосфат натрия | 1,5-2,5 |
| Метасиликат натрия | 0,5-0,7 |
| Дипропионамидпентаборат аммония | 0,4-0,6 |
| Вода | остальное до 100 |
[10]Отличием заявляемого решения от известного, заключается в использовании в моющем средстве для очистки металлических поверхностей дипропионамидпентабората аммония состава NH4B5O8⋅2C2H5CONH2⋅2H2O, за счет которого достигается повышение моющих и противокоррозионных свойств моющего средства.
[11]В патентной и научно-технической литературе не известны технические решения, аналогичные заявляемому, что свидетельствует о соответствии заявляемого моющего средства условию патентоспособности - «новизна».
[12]Заявляемое соотношение компонентов моющего средства в сочетании с дипропионамидпентаборат аммонием, позволяет получить положительный эффект, что соответствует условию патентоспособности - «изобретательский уровень».
[13]Заявляемое моющее средство применимо для мойки загрязненных поверхностей деталей, узлов, агрегатов при техническом обслуживании и ремонте оборудования, а также мобильной техники на металлургических заводах и автотранспортных предприятиях. Заявляемое моющее средство изготавливается из веществ, выпускаемых отечественной промышленностью. Вышеуказанное подтверждает соответствие условию патентоспособности - «промышленная применимость».
[14]Образование дипропионамидтетраборат аммония установлено исследованиями системы NH4B5O8-C2H5CONH2-Н2О при 25°С методами физико-химического анализа (Илларионов И.Е., Садетдинов Ш.В., Фадеев И.В. Системы из боратов аммония с некоторыми солями, аминами и амидами // Чебоксары. - 2019. - 232 с.).
[15]Дипропионамидпентаборат аммония состава NH4B5O8⋅2C2H5CONH2⋅2H2O, синтезируют следующим способом: в реакционную емкость помещают 1 литр дистиллированной воды и растворяют в ней 146,0 г (2 моль) 3-амино-1-пропанола и 200,1 г (1 моль) пентабората аммония. Смесь непрерывно перемешивают в течение 1,0 часа при комнатной температуре. Затем раствор переносят в кристаллизатор для выращивания кристаллов. При изотермическом испарении раствора кристаллизация происходит через 2-3 недели с образованием твердой фазы состава NH4B5O8⋅2C2H5CONH2⋅2H2O. Выход продукта составляет 362,4 г (94,9%). Химическим анализом найдено, мас. %: С - 18,84; В - 14,15. Показатель преломления синтезированного соединения, измеренного иммерсионным методом равен 1,394; плотность, найденная в бензоле и толуоле равна 1,538 г/см3; вычисленный молекулярный объем - 248,40 см3/моль и удельный объем - 0,65 см3/г.
[16]Моющее средство для очистки металлических поверхностей готовят последовательным растворением в дистиллированной воде при перемешивании синтанола ДС-10 (ТУ 6-14-577-88), карбоната натрия (ГОСТ 5100-85, изм. 1), триполифосфата натрия (ГОСТ 13493-86), метасиликата натрия (ГОСТ 13079-93) и дипропионамидпентабората аммония. Составы испытуемых моющих средств, приведены в табл. 1.
[17]
[18]Для выявления оптимального режима мойки загрязненной металлической поверхности моющими средствами составов табл. 1 изучено влияние температуры и продолжительности мойки на его моющее свойство.
[19]Испытания проводили в лабораторной моечной установке с использованием стальной пластинки из стали Ст3 размером 150×70×2 мм. Образцы устанавливали в моечную установку с помощью кронштейна, температуру раствора измеряли термометром. Перед испытанием поверхность образцов шлифовали с одной стороны, удаляли продукты коррозии в ингибированной кислоте, обезжиривали с одной стороны венской известью, промывали холодной водой и сушили между листами фильтровальной бумаги. Затем измеряли размеры образцов и взвешивали их, наносили на обезжиренную поверхность образцов модельное загрязнение в количестве 0,1 г равномерным слоем и выдерживали на воздухе в течение 30 минут. В качестве модельного загрязнения использовали смесь отработавшего моторного масла со смолистым отложением из центрифуги в соотношении 2:1. Далее устанавливали образцы с загрязнением в моечную установку, которая представляет двустенную термостатированную ванну вместимостью 5 литров моющего раствора, который перемешивается мешалкой с помощью электромотора. Раствор подогревали через рубашку установленную вокруг ванны путем перекачивания воды с требуемой температурой из термостата ТС-24. Температуру жидкости контролировали с помощью термометра, вмонтированного в ванну с жидкостью. В ванну моечной установки наливали 1 литр испытуемого моющего средства и нагревали раствор до температуры программного испытания 20, 40, 60, 80 и 100°С. После мойки образцы выдерживали при комнатной температуре в течение 4-5 часов до их полного высыхания.
[20]Моющая способность определяется весовым методом с вычислением процента смываемости загрязнений с поверхности металла по формуле:
[21]
[22]где Р0 - начальный вес образца (чистого), г;
[23]P1 - вес загрязненного образца, г;
[24]Р2 - вес образца после мойки, г.
[25]При определении смачивающей способности образцы (металлические пластины размером 150×70 мм) сначала погружали в приготовленный раствор моющего средства, а затем - дистиллированную воду на 10 секунд. Далее образцы вынимали из воды и фиксировали нарушение сплошности водяной пленки визуально. При этом поверхность, удаленную от краев и острых кромок менее чем на 10 мм, во внимание не принимали. Смачивающая способность характеризуется временем, в секундах, от начала испытаний до разрыва водяной пленки.
[26]Экспериментальные исследования показали, что температура моющего средства и продолжительность мойки значительно влияют на моющую способность и смачиваемость. Фиг. 1 - Зависимость моющей способности испытуемых МС от температуры раствора: 1 - составы 1, 2, 3; 2 - прототип.
[27]На фиг. 1 показана зависимость кинетики нарастания моющей способности синтетических моющих средств составов табл. 1 в зависимости от температуры раствора при продолжительности мойки 5 минут.
[28]Зависимость кинетики моющей способности испытуемых моющих средств от температуры аналогичны и отличаются лишь и их предельными значениями. Из рисунка видно, что в интервале температур 20-80°С, моющая способность испытуемых средств резко нарастает и при 80°С достигается предельное значение моющей способности. В интервале температур раствора от 80-100°С моющее свойство испытуемых моющих средств ухудшается, происходит помутнение раствора. Данное явление можно объяснить началом процесса дегидратации молекул поверхностно-активных веществ и выделением в раствор молекул коллоидных частиц. Этот процесс имеет тенденцию усиления, что приводит к уменьшению концентрации компонентов состава моющего средства для очистки металлических поверхностей и соответственно к ухудшению его моющего свойства. В связи с этим оптимальный режим мойки заявляемых моющих средств составов 1, 2 и 3 - температура 80°С, продолжительность мойки - 5 мин. Полученные технологические параметры заявляемого моющего средства, в сравнении с 85-90°С и длительностью мойки 8 мин. прототипа, позволяют повысить эффективность использования моющего средства для очистки металлических поверхностей.
[29]Полученные данные моющей способности и смачиваемости испытуемых составов моющих средств для очистки металлических поверхностей при температуре мойки 80°С и продолжительности мойки 5 мин представлены в табл. 2
[30]
[31]Противокоррозионные свойства испытуемых эффективных составов (№1, №2 и №3) моющего средства изучали гравиметрическим методом. Для испытаний использовали пластинки из стали Ст3 размером 120×10×1 мм из одной партии, поэтому ее химический состав, структура и механические свойства были одинаковыми. Перед испытаниями поверхность образцов последовательно шлифовали наждачной бумагой различной зернистости, полировали на сукне до полного удаления рисок, остающихся от шлифования. Продукты коррозии с поверхности образцов удаляли в ингибированной кислоте (18% РСд+0,5% ингибитора коррозии металла КИ-1 ТУ 6-04689381.006-97.
[32]Испытания полностью погруженных шлифованных и обезжиренных образцов проводили в стеклянных сосудах при соотношении объема раствора к поверхности металла 18-20 мл/см2. Время выдержки образцов в коррозионно-активной среде (3%-ный раствор NaCl) составляло 10 суток.
[33]Эффективность действия ингибиторов оценивали по потере массы образцов в исследуемых средах. Скорость коррозии (К) вычисляли по убыли массы образцов, отнесенной к единице поверхности за единицу времени по формуле:
[35]где m0 и m - масса пластинки до и после опыта, соответственно, г; S - площадь пластинки, м2; t - время проведения опыта, ч.
[36]Ингибиторный эффект (коэффициент торможения), который показывает, во сколько раз ингибитор замедляет скорость коррозии, вычисляли по формуле:
[38]где К и К0 - скорость коррозии в присутствии ингибитора и без него, соответственно.
[39]Степень защиты, характеризующая полноту подавления коррозии определяли в %:
[41]Результаты сравнительных исследований противокоррозионных свойств испытуемых МС приведены в табл. 3.
[42]
[43]Из табл. 2 следует, что моющая способность и смачиваемость заявляемых составов выше чем у прототипа и позволяет практически полностью очистить металлическую поверхность от загрязнения. Согласно данным табл.3, заявляемое моющее средство для очистки металлических поверхностей проявляет более высокие противокоррозионные свойства.
[44]Таким образом, заявляемое соотношение известных компонентов моющего средства в сочетании с дипропионамидтетраборат аммонием позволяет в сравнении с известным моющим средством (прототипом), получить более высокие показатели качества очищаемой металлической поверхности при снижении производственных затрат (например, электроэнергия на подогрев воды и работу моющей машины) на получение моющего средства.
[45]Заявляемое моющее средство для очистки металлических поверхностей от органических загрязнений в виде смазок, масел и жидких углеводородов может быть использовано в качестве эффективного моющего средства для очистки металлических поверхностей в ремонтном производстве на металлургических заводах и автотранспортных предприятиях.
