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Alkalische Reservekapazität in harten Oberflächenentfettungsformulierungen

Die alkalische Reservekapazität in wässrigen Hartflächenentfettern wird definiert als die Menge an starker Säure, typischerweise 0,1 N Salzsäure, die erforderlich ist, um den pH-Wert eines definierten Aliquotes von seinem Anfangswert auf einen vorgewählten Endpunkt zu drücken. Bei der industriellen harten Oberflächenreinigung ist der am häufigsten verwendete Endpunkt pH 9,5, obwohl Phenolphthalein- und Methylorange-Endpunkte in ASTM D1067-16 und ISO 9963-1:1994 angegeben sind. Die Messung entspricht nicht dem pH-Wert, da ein Produkt einen hohen Anfangs-pH-Wert und eine unbedeutende Pufferfähigkeit besitzen kann, während ein anderes Produkt am gleichen pH-Wert durch mehrere Zyklen der sauren Bodenbelastung aggressive Verseifungsbedingungen aufrechterhalten kann. Die Reservekapazität wird durch freie Hydroxid-, Carbonat-, Silikat-, Phosphat- und organische Aminbauer geliefert. Natriumhydroxid trägt freies Hydroxid mit schneller Verseifungskinetik bei, aber kein protonannehmendes Puffersystem. Natriumcarbonat erzeugt einen Bicarbonat/Carbonatpuffer mit einem pKa in der Nähe von 10,3, und Natriummetasilikatpentahydrat trägt sowohl Alkalinität als auch passivierende Silikatoligomere bei. Tetrapotassiumpyrophosphat bewirkt neben der alkalischen Pufferung eine Sequesterungs- und Peptisierungswirkung, so dass die gesamte alkalische Reserve eines zusammengesetzten Entfetters aus freier Hydroxidalkalinität plus gebundener Pufferkapazität besteht. Diese Unterscheidung ist von entscheidender Bedeutung für Tauchspüler, Tunnelspüler und Hochdrucksprühsysteme, bei denen saure Böden aus pflanzlichen Ölen, tierischen Fetten, Metallbearbeitungsflüssigkeiten und kohlensäurigen Ablagerungen Hydroxid stöchiometrisch verbrauchen. Die Verseifung eines Triglycerids verbraucht 3 Mol Hydroxid pro Mol Triglycerid, und die Neutralisierung einer freien Fettsäure verbraucht 1 Mol Hydroxid pro Mol Carbonsäure. Die Wahl des Endpunkts bestimmt, ob Bicarbonat in die gemeldete Reserve enthalten ist. Bei pH 9,5 wird freies Hydroxid neutralisiert und Carbonat teilweise neutralisiert, während die Titration auf pH 4,5 die gesamte anorganische Kohlenstoffalakalität meldet. Produktionsmaßstabsformulationen werden häufig durch die Reservekapazität und nicht nur den pH-Wert bestimmt, da die Reservekapazität die Zyklusliebzeit und die Reinigungskonsistenz steuert, wenn saure Böden das Arbeitsbad belasten.

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