1 堿性清洗劑
金屬表面油污可以通過機(jī)械和化學(xué)方法去除,化學(xué)方法包括溶劑清洗、乳化清洗和堿性清洗等。堿性清洗是汽車涂裝前處理中最常采用的化學(xué)除油方式。堿性清洗使用了合成洗滌劑和表面活性劑,生命周期較長,性能穩(wěn)定、易于控制和處理、適應(yīng)范圍廣。堿性清洗劑的典型構(gòu)成包括堿性物質(zhì)、表面活性劑、消泡劑、緩蝕劑、螯合劑以及抗硬水劑等。通常為單組分或雙組分。一般單組分為粉末形式,雙組分為液—液形式,也有粉—液形式。
堿性清洗劑用量一般為2~10%。清洗方式包括噴淋、浸泡、噴浸結(jié)合的形式。浸泡清洗效率低于噴淋清洗效率,但浸泡時溶液較易達(dá)到工件內(nèi)腔部位,所以復(fù)雜工件清洗最好采用噴淋和浸泡聯(lián)合處理。噴淋時間為60~90s,浸泡時間為3~5min。脫脂溶液溫度一般為45~65℃。具體時間、溫度、濃度隨清洗劑的種類和基材的不同而不同。
2.堿性清洗劑的選擇
堿性清洗劑的基本要求是在工藝溫度下具有較好的除油能力、無異味、符合特定環(huán)保要求、易于水洗、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、正常存放條件不發(fā)生化學(xué)變化、對基材影響小。選擇清洗劑要考慮被去除的油脂類型(灰、蠟、油、結(jié)晶鹽等)、轉(zhuǎn)化膜類型、工件大小、類型和材質(zhì)等。磷化前的清洗劑,除考察溶解性、除油性、乳化性以及消泡性等,重點(diǎn)要考察清洗劑和基材的相互作用是否會對后續(xù)轉(zhuǎn)化膜的形成產(chǎn)生影響,即清洗劑會不會改變工件的表面狀態(tài)(侵蝕、掛灰等),還有復(fù)雜工件因水洗不完全將清洗液帶入磷化槽的影響。清洗作為前處理的組成部分,對轉(zhuǎn)化膜的質(zhì)量有重要影響。
處理費(fèi)用是選擇清洗劑的重要影響因素,包括:
化學(xué)品消耗;
額外的手工、清洗;
溢流水洗;
工件的返工和報廢;
倒槽、清洗槽體以及可能對工作效率的影響;
操作管理和設(shè)備運(yùn)行;
廢液處理等。
這些因素都應(yīng)該綜合考慮,以保證較低的處理費(fèi)用。同時,要充分考慮產(chǎn)品的質(zhì)量保證能力、技術(shù)服務(wù)及時性和解決問題能力等。
3.工藝維護(hù)
好的前處理產(chǎn)品需要正確的使用和維護(hù),才能發(fā)揮最佳效果。清洗劑通過物理化學(xué)作用使油污脫離工件表面進(jìn)入溶液,這些油脂在槽液中聚集。當(dāng)循環(huán)泵打開時,固體顆粒沉積到槽子底部,油脂和有機(jī)雜質(zhì)則漂在溶液表面。撇除表面油脂、定期清除底部沉渣,可以延長整個槽液使用壽命,并減少對后續(xù)工序的影響。
通過槽液溢流也可以減少槽液表面的浮油和有機(jī)雜質(zhì),但需要消耗更多的藥劑。槽液對污物有一定容納能力。超過這個限度,清洗劑會失效,需要進(jìn)行油水分離處理或重新配制清洗液。否則,將嚴(yán)重影響清洗質(zhì)量,對后續(xù)工序產(chǎn)生影響,導(dǎo)致更多的人工處理或返工等。影響槽液壽命的因素,除清洗劑本身性能外,還包括鏈速、工件體積和類型及被清除油的類型等。脫脂除油需要控制的工藝參數(shù)包括時間、濃度、溫度、機(jī)械作用、瀝干時間、槽液油脂含量、雜質(zhì)含量以及水洗的污染度等。對這些項目必須進(jìn)行監(jiān)測、記錄,使之維持在正常的參數(shù)范圍內(nèi)。對清洗設(shè)備進(jìn)行日常和周期性的維護(hù)也十分必要,保證在生產(chǎn)狀態(tài)下,循環(huán)提升系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、槽體以及噴嘴、油水分離器等正常運(yùn)轉(zhuǎn)并發(fā)揮最大功效。清洗后的水洗是為了去除殘留的堿性清洗劑和松動的油脂,一般為室溫自來水,最后水洗最好用新鮮的自來水。如果清洗不徹底,表面除油不凈或有污物殘留,將導(dǎo)致涂裝缺陷,影響涂層結(jié)合力、最終涂裝性能和涂層裝飾效果,導(dǎo)致工件返修,甚至造成產(chǎn)品報廢。要認(rèn)識到,良好的涂裝質(zhì)量需要高質(zhì)量的前處理來保證,高質(zhì)量的前處理需要高效能的脫脂劑。
為獲得最佳清洗效果,應(yīng)嚴(yán)格控制槽液在工藝參數(shù)范圍內(nèi),經(jīng)常倒槽清淤,難清洗的工件可進(jìn)行預(yù)擦。兩個清洗槽比一個清洗槽效果好,而且節(jié)省藥劑。大型脫脂槽應(yīng)配備油水分離裝置。對于質(zhì)量要求高的涂裝,還要配備除鐵粉裝置,脫脂前設(shè)立單獨(dú)熱水沖洗工序等。具體的細(xì)節(jié)需要在設(shè)計階段考慮。
4.展望
應(yīng)盡量采用低堿度、低工作濃度的清洗劑。同等條件下,濃度越低帶出消耗越少,清洗劑越節(jié)省,同時水洗消耗也越少,也就越經(jīng)濟(jì)。現(xiàn)已開發(fā)出無水洗清洗劑,并已投入生產(chǎn)實踐。此清洗劑與有水洗清洗劑的性能、成本基本相同,但可以節(jié)省大約30%用水,同時污水處理量大為減少。
液態(tài)清洗劑已大規(guī)模使用,可以滿足涂裝車間無塵操作、實現(xiàn)滴加泵自動滴加等自動化要求,并解決了粉劑不易溶解、結(jié)塊堵塞管道噴嘴的問題。同時,使槽底沉淀大量減少,減少了清槽次數(shù)。
從質(zhì)量角度出發(fā),建議大型汽車廠對汽車用板進(jìn)行全方面管理。對于前處理,一方面要求根據(jù)板材油脂情況選擇適當(dāng)?shù)那逑磩硪环矫嬉蠊┴浬坦?yīng)板材的防銹油脂種類相對穩(wěn)定,最好由生產(chǎn)廠家開發(fā)專用的防銹油脂。
機(jī)械作用有利于提高清洗質(zhì)量。如噴淋、超聲波等的應(yīng)用,可降低化學(xué)品濃度,減少化學(xué)品的消耗與排放,減少對環(huán)境的影響。
隨著環(huán)保要求的提高,目前比較流行研究應(yīng)用生物可降解表面活性劑,對于活性劑,清洗劑要求無磷、無硅和低COD/BOD排放。雖然此方面的研究工作已開展30多年,但是目前還沒有一種無磷助劑能夠同時保證去污能力、對人體和環(huán)境無危害和潛在危害、成本較低這3項要求。現(xiàn)在已研究出無磷脫脂劑,但成本高,應(yīng)用還有一定的阻力。