Средство для очистки поверхности изделий из цветных металлов

Средство для очистки поверхности изделий из цветных металлов

Реферат

Изобретение относится к бытовой химии и предназначено для очистки поверхностей предметов, изготовленных из серебра, золота и других благородных металлов: монеты (старинные и современные), изделия культурно-бытового и культурно-исторического назначения, ювелирные изделия и др., а также для очистки от продуктов коррозии и загрязнений антропогенного происхождения поверхностей предметов, изготовленных из цветных металлов. Изобретение может быть использовано в быту, в ювелирной промышленности, в хранилищах музеев, в антикварных магазинах, нумизматике, в автомобильной промышленности и электротехнике для очистки проводов, клемм, для очистки внешней поверхности трубопроводов, изготовленных из цветных металлов, в вооруженных силах для чистки стволов огнестрельного оружия с целью удаления с поверхности каналов стволов нагара, остатков меди и ее сплавов (бронзы), свинца и их оксидов, остающихся от пуль после стрельбы.

В результате хранения или эксплуатации изделий, изготовленных из благородных металлов, особенно из серебра, поверхность этих изделий обычно покрывается продуктами коррозии. Это приводит к тому, что изделия теряют внешний вид и привлекательность. Возникает необходимость очистки (реставрации) поверхности изделий, что особенно актуально в применении к старинным монетам и ювелирным изделиям.

В результате хранения или эксплуатации изделий, изготовленных из цветных металлов, поверхность этих изделий обычно покрывается продуктами коррозии разного цвета: черного, зеленого, голубого, белесого и т.д., зависящего от того, из какого металла изготовлен предмет. Это приводит к тому, что изделия теряют внешний вид и привлекательность. Возникает необходимость очистки (реставрации) поверхности изделий, что особенно актуально в применении к старинным монетам.

В настоящее время наибольшее распространение получили методы жидкостной (химической) очистки металлических поверхностей. Они имеют очевидные преимущества перед такими методами, как механическое воздействие, ультразвуковая обработка, электролитическое или плазмохимическое травление и т.д., вследствие своей экономичности, универсальности, малых потерь металла и, в некоторых случаях, из-за улучшения свойств поверхностей обрабатываемых изделий.

Способов химической очистки поверхностей предметов, изготовленных из цветных металлов, в бытовых условиях много. Эти способы можно использовать, если под рукой находится необходимый состав или компоненты для его приготовления коммерчески доступны. На практике пользователи обычно используют следующие средства очистки:

1. Водные растворы кислот: уксусной, лимонной, щавелевой.

2. Водные или водно-спиртовые растворы аммиака.

3. Вываривание в растительном или вазелиновом маслах.

4. Использование средств бытовой химии: «Фейри», «АОС», «Мистер Мускул» и др.

5. Использование теплого мыльного раствора или желе, приготовленного из хозяйственного мыла.

Все эти способы имеют, по-видимому, лишь одно преимущество, заключающееся в доступности ингредиентов. Недостатки этих способов связаны чаще всего с их чрезмерной агрессивностью. При неосторожном обращении с этими средствами может раствориться не только слой продуктов коррозии, но и сам металл.

Известна паста для очистки металлических поверхностей от продуктов коррозии [патент СССР №985149 (1982)], содержащая фосфорную кислоту, этиловый спирт, жидкое стекло, бутилцеллозольв, хлористый метилен, каолин, воду. Однако эта паста, во-первых, неэффективна для очистки поверхностей из цветных металлов, во-вторых, содержит токсичные компоненты: бутилцеллозольв, хлористый метилен, в-третьих, в ее состав входит каолин - абразив. Использование любого абразива, какого тонкого помола он бы не был, может испортить поверхность изделия, особенно, при наличии на ней тонкого рисунка. Неудобства вызывает также сложность способа приготовления пасты.

Абразивные составляющие входят также в составы ряда других средств для очистки металлических поверхностей от продуктов коррозии и остатков лаков и клеев [патент СССР №1636434 (1991), патент РФ №2199581 (2003), патент РФ №2410416 (2009)]. Кроме того, указанные средства содержат токсичные и небезопасные в обращении органические растворители и кислоты. Эти средства малоэффективны для очистки поверхностей из цветных и благородных металлов, после их применения требуется тщательная промывка изделия водой.

Известен способ очистки поверхности серебряных изделий, заключающийся в использовании кашеобразной пасты, состоящей из 20 г «Трилона Б», 20 г бикарбоната натрия и 100 г воды [патент РФ №2453635 (2012)]. Недостаток этого способа связан с трудностью удаления остатков пасты с поверхности предмета после окончания очистки, что обусловлено с ограниченной растворимостью твердых компонентов пасты в воде. Это особенно актуально, если поверхность предмета имеет сложно-рельефный, глубокий рисунок.

Известен раствор для удаления сульфидной пленки с поверхности серебра, содержащий тиомочевину, серную, изоникотиновую кислоты и метол [патент США №1033573, С23П 1\056 (1983)]. Использование этого раствора имеет существенный недостаток, связанный с тем, что удаление сульфидной пленки часто сопровождается растворением серебряной основы. Это особенно актуально для очистки посеребренных поверхностей.

Известно средство для очистки поверхностей медных, серебряных и золотых монет «Industrial Strength Coin Brightner MS 70», производитель «Betterbilt Chemical», США) от продуктов коррозии - принятый нами за прототип.

В состав этого средства входят бутилцеллозольв, едкое кали, глюконат натрия, смесь динатриевых солей дисульфоната гексилдифенилового эфира и дисульфоната дигексилдифенилового эфира, вода. Это средство достаточно эффективно. Оно часто используется нумизматами для реставрации поверхности старинных монет, изготовленных из цветных металлов. Однако наряду с эффективностью пользователи отмечают и некоторую агрессивность этого средства: наряду с растворением продуктов коррозии оно при неаккуратном обращении способно растворять и сам металл. Кроме того, наличие в составе средства бутилцеллозольва и динатриевых солей дисульфоната гексилдифенилового эфира и дисульфоната дигексилдифенилового эфира позволяет сомневаться в безопасности средства. Бутилцеллозольв - органический высококипящий, но легко воспламеняющийся растворитель. На свету при контакте с воздухом может образовывать взрывоопасные перекисные соединения. При попадании в организм через кожу или рот может вызвать головную боль, головокружение, тошноту, рвоту [http://www.chemicalbook.com/]. Указанные выше производные дифенилового эфира, играющие в составе средства роль поверхностно-активных веществ, при попадании в организм через кожу, рот или посредством ингаляции могут вызвать необратимые негативные изменения в организме [http://www.chemicalbook.com/RiskAndSafety.htm#hazards].

Настоящее изобретение направлено на создание нового эффективного и безопасного для здоровья потребителя средства для очистки поверхности изделий, изготовленных из цветных металлов, являющегося растворами малотоксичных, дешевых компонентов. Указанный технический результат достигается тем, что для поверхностной очистки используют средство, включающее в себя, %:

динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты («Трилон Б») 1.0-1.5

органические кислоты 1.5-25.0

Синтанол ДС-10 0.12-0.20

трис(гидроксиметил)аминометан («Трис») 0.2-5.0

щелочь 5.0-10.0

сульфонол 0.05-0.1

дистиллированную воду - до 100%

Динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты («Трилон Б») - комплексон - белый кристаллический порошок, умеренно растворимый в воде, широко применяется в промышленности для промывки теплоэнергетического оборудования, водоподготовки в котельных и теплосетях, в целлюлозно-бумажной промышленности, в аналитической химии и многих других областях. LD₅₀=2 г/кг [http://esis.jrc.ec.europa.eu].

Винная кислота - комплексон, регулятор кислотности среды - белый кристаллический порошок, умеренно растворимый в воде, является распространенным природным соединением, содержится в соках многих фруктов и ягод. Винная кислота применяется в пищевой промышленности как антиоксидант (Е-334), в медицине и фармакологии, аналитической химии, химической промышленности. Малотоксична (4-й класс опасности) [http:benefit-him.ru/catalog/produces-and-chemicals-for-construction/tartaric-acid/].

Сульфаниловая кислота - комплексон, регулятор кислотности среды - белый кристаллический порошок, хорошо растворимый в воде, широко применяется в промышленности для получения красителей, пестицидов, лекарственных средств и в аналитической химии. LD₅₀=6 г/кг [http://esis.jrc.ec.europa.eu].

Натриевая соль 5-сульфосалициловой кислоты - комплексон, регулятор кислотности среды - белый кристаллический порошок, хорошо растворимый в воде.

Аминоуксусная кислота (глицин) - комплексон, регулятор кислотности среды - белый кристаллический порошок, хорошо растворимый в воде. Нетоксична, применяется в качестве лекарственного препарата для улучшения мозгового кровообращения, незаменимая аминокислота.

Трис(гидроксиметил)аминометан («Трис») - комплексон, регулятор кислотности среды - белый кристаллический порошок, хорошо растворимый в воде. «Трис» широко используется в биохимии и молекулярной биологии в качестве буфера для снижения кислотности среды [G, Gomori, Methods Enzymology., 1, 138-146 (1955)]. По химической структуре «Трис» является первичным амином и имеет характерные для аминов свойства. «Трис» практически нетоксичен. Он используется в медицине в качестве альтернативы гидрокарбонату натрия при лечении метаболического ацидоза [R.Н. Kallet, R.М. Jasmer, J.М. Luce et al., Am. J. Resp. and Critical Care Medicine, V. 161, N 4, 1149-1153(2000)], входит в состав нестероидного противовоспалительного препарата с анальгезирующим и жаропонижающим действием «Дексалгин 25» [Инструкция по медицинскому применению препарата «Дексалгин 25»].

Синтанол ДС-10 - поверхностно-активное вещество - бесцветная паста, хорошо растворимая в воде, представляет собой смесь оксиэтилированных высших спиртов. Он служит для обезжиривания металлической поверхности. Синтанолы входят в состав моющих средств, используются как стабилизаторы суспензий, эмульгаторы, антистатики при переработке синтетических волокон, обезжириватели шерсти и металлических поверхностей, выравниватели при крашении кубовыми красителями, смачиватели, добавки в моющие композиции, диспергаторы. Малотоксичен (4-й класс опасности).

Щелочь - регулятор кислотности среды, способствует отшелушиванию и растворению продуктов коррозии - гранулы белого цвета, хорошо растворимые в воде. В качестве щелочи были использованы КОН или NaOH.

Сульфонол - представляет собой смесь изомеров натриевых солей алкилбензосульфокислот, хорошо растворимых в воде и обладающих эмульгирующими свойствами. Используется в качестве поверхностно-активного вещества для удаления загрязнений с различных поверхностей.

Все ингредиенты состава достаточно дешевы.

Полученный состав эффективно очистит поверхности изделий из цветных металлов. При очистке, например, поверхностей старинных монет полученный состав удаляет только продукты коррозии, не затрагивая патину, в отличие от средства «Industrial Strength Coin Brightner MS 70».

Приготовление указанного состава иллюстрируется следующим примером.

Пример 1. В стеклянную, плоскодонную, одногорлую колбу емкостью 150 мл залили 50 мл дистиллированной воды, в ней растворили при взбалтывании 5.0 г едкого кали. К теплому раствору последовательно добавили 1.5 г динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты, 1.0 г винной кислоты, 1.5 г сульфаниловой кислоты, 1.5 г аминоуксусной кислоты, 1.5 г трис(гидроксиметил)аминометана, 0.20 г Синтанола ДС-10, 0.06 г Сульфонола. Каждый ингредиент добавляли после растворения предыдущего. После образования раствора его профильтровали через бумажный складчатый фильтр. К фильтрату добавили дистиллированную воду до 100 г. Полученный раствор используют для очистки.

Полученное в примере 1 средство является бесцветной, непенящейся жидкостью, без запаха. Оно стабильно при длительном хранении при комнатной температуре.

Все ингредиенты состава эффективно дополняют друг друга, усиливая чистящие свойства. Они являются практически нетоксичными соединениями (класс опасности 4). В отличие от многих средств, используемых для очистки металлических поверхностей, заявляемое средство не содержит каких-либо органических растворителей.

Примеры использования чистящего средства

Все работы с чистящим средством необходимо проводить в резиновых перчатках, очках. Следует избегать попадания средства на одежду, кожу, в ротовую полость, в глаза.

Пример 2 (слабая степень загрязнения поверхности продуктами коррозии). Намочите ватный тампон в чистящем средстве. Протирайте намоченным тампоном поверхность предмета, пока не достигнете нужного результата. Промойте поверхность предмета проточной водой и высушите ее, промокая фильтровальной бумагой. Можно использовать сухую и мягкую ткань. Если окончательный результат Вас не удовлетворит, повторите указанные операции.

Пример 3 (сильная степень загрязнения поверхности продуктами коррозии). Нанесите на поверхность предмета с помощью ватного тампона чистящее средство. Подождите 2-3 мин, слегка протирая особенно загрязненные места. Соберите ватным тампоном остатки средства и хорошо промойте поверхность предмета проточной водой, затем высушите ее, промокая фильтровальной бумагой. Можно использовать сухую и мягкую ткань. Если окончательный результат Вас не удовлетворит, повторите указанные операции.

1. Средство для очистки поверхности изделий из цветных металлов, отличающееся тем, что оно содержит динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, органические кислоты, Синтанол ДС-10, трис(гидроксиметил)аминометан, щелочь, сульфонол и дистиллированную воду при следующем их соотношении, %:

динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты («Трилон Б»)	1,0-1,5
органические кислоты	1,5-25,0
Синтанол ДС-10	0,12-0,20
трис(гидроксиметил)аминометан («Трис»)	0,2-5,0
щелочь	5,0-10,0
сульфонол	0,05-0,1
дистиллированная вода	до 100

при этом в качестве органических кислот оно содержит винную, сульфаниловую и аминоуксусную кислоты.

2. Средство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве щелочи оно содержит КОН или NaOH.