Технологии будущего: очистители, не содержащие сурфактантов



Технологии будущего очистители не содержащие сурфактантов

Для очистки промышленных компонентов по всему миру реализовано большое количество различных концепций очистки. Совсем недавно, очистители без сурфактанта были испытанны с большим успехом. Настало время поближе познакомиться с характеристиками их применения по сравнению с традиционными продуктами, содержащими поверхностно-активные вещества, и провести детальную оценку для потенциального пользователя.

Доктор Флориан Трептов, Кай-Филипп Вулфестиг, Том Бемиг (Dr. Florian Treptow, Kai-Philip Wulfestieg, Tom Bohmig)

Очистители широко использовались для очистки промышленных изделий из металлов: на первом этапе, в межпроцессных и окончательных очистке. Использование продукта чаще всего происходит с помощью распыления, часто в сочетании с погружением, погружением в воду или ультразвуком (рис. 1). Нейтральные чистящие средства на основе ПАВ имеют тенденцию пениться при применении температуры ниже точки помутнения компонента сурфактанта, особенно при распылении. При температурах выше точки помутнения их можно рассматривать как низкопенящиеся, но они не работают полностью без пены. Для истинных низкотемпературных применений в диапазоне от 20 до 40 ° C они часто не рассматриваются из-за их ограничений.

Новые нейтральные чистящие средства, не содержащие поверхностно-активных веществ, характеризуются чрезвычайно низким образованием пены даже при температуре окружающей среды. Это также делает их актуальными для операций по удалению заусенцев под высоким давлением, а также для ультразвуковых применений или для обслуживания ванн с помощью методов фильтрации, где пена крайне нежелательна.

Рис 1

ris-1.png

 

В дополнение к их низким пенообразующим характеристикам, важны некоторые другие нейтральные чистящие свойства, такие как:

● Способность удалять масла и загрязнения частиц / мусора: жидкости для металлообработки обычно легко смываются, тогда как жидкости для штамповки могут быть более трудными для удаления

● Эмульгирующие / деэмульгирующие свойства: отделение масел через скиммер, отстойник и т. Д.

● Возможность работы с несколькими металлами: в дополнение к стали и чугуну обрабатываются алюминий, магний, нержавеющая сталь, медь, латунь и титан.

● Временная защита от ржавчины: защита от транспортировки и хранения без коррозии

● Устойчивость к воздействию микробактерий: устойчивость к воздействию бактерий и грибков

● Концентрация применения: низкое использование химических веществ, высокая эффективность, сниженная стоимость

● Срок службы ванны: длительный срок службы ванны и увеличенные интервалы сброса при низкой стоимости использования

● Благоприятная маркировка, не влияющая на работников и окружающую среду: продукты без маркировки предпочитаются повсеместно.

В данной статье рассматривается тема различных поколений нейтральных чистильщиков (Рисунок 2) и дается оценка различных

Более чистые понятия.

Исследованные чистящие средства представлены в таблице 1.

 

Рисунок 2> Разработка нейтральных чистящих средств за последние годы; Продукты, рассмотренные в этой статье, отмечены синим цветом (* CP = Коррозия защита)

ris-2.jpg

 

 

 

Таблица 1 Исследованные чистящие средства

 

Feroclean N-SF „Generation 1“

Feroclean N 402 K „Generation 2“

 

Feroclean N 610 „Generation 3“

 

Тип очистителя

Нейтральный очиститель без соли

Возможность использования нескольких металлов

ограниченно

Отлично

Отлично

ПАВ, содержащий

да

Да

без анионных / неионогенных поверхностно-активных веществ

Не содержат бора и формальдегида

Да

 

Плотность г/см3

1,060

1,042

1,078

рН концентрата

9,4

10,2

10,2

рН 3% раствор с дим. водой

9,0

9,8

9,7

Температура помутнения (С0)

40

20

Отсутст

Рабочая температура (С0)

50…80

20…50

20…80

Рабочая концентрация

1…3

1…5

0,5…3

Маркировка в соответствии с (ЕС) № 1272/2008 CLP

отсутст

сенсибилизирующий

отсутс

Класс водной опасности – WGK [Индекс]

2

1

1

Эксперименты и результаты

Применяемые методы испытаний и результаты, достигнутые для вышеупомянутых нейтральных чистящих средств, описаны в следующих разделах.

Временная защита от ржавчины с помощью чипа / фильтровальной бумаги в соответствии с DIN 51360-2

2 г железной стружки помещают на фильтровальную бумагу и пропитывают 2 г чистящего раствора в течение 2 часов при температуре окружающей среды. После удаления железной крошки фильтровальную бумагу промывают и сушат. Степень ржавчины оценивается путем сравнения фильтра со стандартными изображениями для классов 0-4 (0 = отсутствие коррозии, 4 = сильная коррозия). Несколько чистых концентраций и жесткости воды были протестированы. Результаты суммированы в таблице 2.

Таблица 2 Результаты метода стружки / фильтровальной бумаги согласно DIN 51360-2

 

Feroclean N-SF

„Generation 1“

Feroclean N 402 K

„Generation 2“

Feroclean N 610

„Generation 3“

2% концентрация / 3.5 dGH иедекс

0-1

0

0

3% концентрация / 10 dGH иедекс

3

0

0

4% концентрация / 20 dGH иедекс

3

0

0

 

Очистка и предварительная обработка I Нейтральные чистящие средства Прямое сравнение

Рис 3 Результаты испытаний металлической полосы. Металлические полосы слева направо: Feroclean N-SF; Фероклин N 402 K; Feroclean N 610

ris-3.1.jpgris-3.2.jpgris-3.4.jpgris-3.3.jpg

 

Очевидно, что продукты поколения 2 и 3 обеспечивают отличную временную защиту от коррозии даже при низкой концентрации продукта, равной 2%, и в не подготовленной воде с жесткостью 20 dH. Продукт поколения 1 уступает в этом отношении и не может конкурировать.

Multi-Metal способность с тестом полосы

Металлические полосы, изготовленные из алюминия, меди, латуни и цинка, очищаются и полируются, а затем частично погружаются в 3% -ный нейтральный жидкий раствор в деминерализованной воде на 10 минут при температуре 50 ° C. После промывки и сушки металлические полоски оцениваются визуально. Слабая атака на металлическую поверхность проявляется обесцвечиванием на границе трех фаз, значительная атака обесцвечивания на всей поверхности. В результате продукт поколения 1 доказывает ограниченную возможность использования нескольких металлов для компонентов из легких и желтых металлов. Для литых цинковых деталей продукт 1-го поколения абсолютно несовместим. Продукты 2 и 3 поколения в равной степени совместимы со всеми протестированными субстратами. На цинковых поверхностях может наблюдаться небольшое изменение цвета, если оно вообще наблюдается (рис. 3).

Характеристики пенообразования при испытании на встряхивание

100 мл 3% -ного чистящего раствора в деминерализованной воде при 20 ° C переносят в мерный цилиндр и тщательно перемешивают. Пенообразование оценивается сразу же после встряхивания мерного цилиндра.

Результаты испытаний на встряхивание для исследованных нейтральных чистящих средств показаны на рисунке 4. Оба продукта на основе поверхностно-активных веществ имеют отчетливую тенденцию к пенообразованию, тогда как продукт, не содержащий поверхностно-активных веществ, вообще не пенится.

Рис 4 Результаты теста на встряхивание и детальный просмотр.

Левый Feroclean N-SF, средний Feroclean N 402 K, правый Feroclean N 610

Примечание: Feroclean N 402 K имеет низкую температуру помутнения 20 ° C и при температуре окружающей среды выглядит молочно-белым

ris-4.1.jpg     ris-4.2.jpg

Качественные результаты, полученные в испытании на встряхивание, были далее количественно определены с помощью измерения пены с помощью анализатора пены DFA 100 от Kruss.

Пенообразование анализируют с помощью анализатора пены DFA 100 от Krüss.

20 мл 3% чистящего раствора в деминерализованной воде загружают в анализатор пены DFA 100, нагревают до заданной температуры 50 ° C и затем продувают воздухом в течение 60 секунд. Накопление и разрушение пены отслеживаются с помощью светодиодного датчика освещенности. Было показано, что нейтральные чистящие средства на основе поверхностно-активных веществ дают высоту пены 90-100 мм, что примерно в пять раз больше по сравнению с продуктом, не содержащим поверхностно-активных веществ. Кроме того, пена разрушается гораздо медленнее, чем в последнем продукте. Для продуктов на основе поверхностно-активного вещества пене требуется около 15 секунд для снижения пены до 3% от пикового значения, тогда как в случае продукта без поверхностно-активного вещества это занимает всего 3 секунды (рисунок .5).

Рисунок 5 Характеристики пенообразования определяются с помощью пенного анализатора DFA 100: 3% чистоты в DIW, 50 ° C, объем ванны 20 мл, впрыск воздуха 60 с.

ris-5.jpg

Следовательно, качественные результаты испытаний на встряхивание полностью подтверждаются измерениями с помощью анализатора пены.                     

Эмульгирующие / деэмульгирующие свойства

100 мл 3% чистящего раствора в деминерализованной воде при 20 ° C переносятся в мерный цилиндр. После добавления 2% масла: Isorapid 277 HM фазы тщательно перемешивают. Деэмульгирующее свойство нейтрального моющего раствора оценивают визуально через 30 секунд и 5 минут.

В результате продукты 2 и 3 поколения демонстрируют значительно лучшие деэмульгирующие свойства для смазочных материалов и масел по сравнению с продуктами 1 поколения (рис. 6).

 

 

 

Рисунок 6 Деэмульгирующие свойства для 2% отвержденного масла Isorapid 277 HM при 20 ° C; левый Feroclean N-SF, средний Feroclean N 402 K, правый Feroclean N 610; левый снимок 30 секунд, средний снимок 5 минут; Правильные снимки - подробные снимки через 30 с (вверху), 5 мин (внизу)

ris-6.jpg

 

Минимальное время очистки жидкостей на масляной основе, для резки, штамповки и защиты от ржавчины на основе VDA 230.201

Для измерения минимального времени очистки 3% -ный раствор для очистки в деминерализованной воде переносится в моечную машину 90 л GS. Затем панели из холоднокатаной стали 7,5х15 см, поставляемые из Q-Lab, загрязненные маслом приблизительно в 5 г / м², распыляют в течение увеличенных периодов времени с измеренными шагами. После каждого цикла распылительной очистки панели промываются водой, и после слива в течение 30 минут оцениваются смачивающие свойства. Минимальное время очистки достигается, когда> 95% площади стальной панели имеет поверхность, не имеющую воды, и водная пленка отводится назад только немного от края разреза.

Минимальное время очистки для распыления при 60 ° C для различных промышленных продуктов на основе минерального масла суммировано в таблице 3. Минимальное время очистки <10 с наблюдается во всех случаях. Поэтому различие между исследованными нейтральными чистящими средствами невозможно. Результаты показывают, что удаление масляных загрязнений происходит довольно быстро и, следовательно, не является проблемой в практических применениях, где типичное время обработки находится в диапазоне нескольких минут.

Таблица 3 Результаты измерения минимального времени очистки

 

Feroclean N-SF

„Generation 1“

Feroclean N 402K

„Generation 2“

Feroclean N 610

„Generation 3“

Минеральное масло 9, 20, 500 мм2

<10 сек

<10 сек

<10 сек

Минеральное масло 500 мм2/с, 120 час 70°C

<10 сек

<10 сек

<10 сек

Масло для штамповки (без хлора)

<10 сек

<10 сек

<10 сек

Масло для штамповки (с хлором)

<10 сек

<10 сек

<10 сек

Временная защита, масло

<10 сек

<10 сек

<10 сек

Временная защита, воск

<10 сек

<10 сек

<10 сек

 

Сравнение с линейным опытом

Типичные области применения трех исследованных типов нейтральных чистящих средств приведены в Таблице 4. Профили качества продуктов, определенных в лабораторных условиях, в отношении эффективности очистки, способности к работе с несколькими металлами, свойств пенообразования, деэмульгирующих свойств и временной защиты от коррозии, полностью соответствуют практическому опыту работы в промышленности.

Таблица 4 Примеры промышленного применения для исследованных чистящих средств

 

Feroclean N-SF „Generation 1“

Feroclean N 402K „Generation 2“

Feroclean N 610 „Generation 3“

Сегмент индустрии

Дизельные двигатели

Закалка металла

Требования OEM

Тип изделия

Картер

Шлицевые валы

Поддерживающие ремни

Тип метала

Легированная сталь

Легированная сталь

Сталь

Функция очистителя

Финальная очистка

Первоначальная очистка

Финальная очистка

Тип очистки

Окунание

Окунание

Тунельная установка

Последовательность

Очистка-полоскание-промывание

Очистка- полоскание-сушка

Очистка- полоскание-сушка

Устройство

Погружение+спрей

Погружение

Спрей (8Bar)

Объем ванны м3

15-10-5

12

0,4

Температура С0

70

40

60

Концентрация %

1,5

2,0-2,5

1,5

Срок службы (нед.)

Нет

>50

10

Стандарт 1

Чистота компонента

Чистота компонента

Чистота компонента

Стандарт 2

Поверхность без пятен

Не влияет на диффузию

Биостабилен, без пены

Стандарт 3

-

Не влияет на защитную пасту

Защита от коррозии

Последующий процесс

VCI упаковка для транспортирования/хранения

Закалка корпуса, плазменное азотирование

Сборка, установка

 

Выводы и перспективы на будущее

Сравнительные испытания показывают, что нейтральные очистители более ранних поколений могут все еще использоваться для стандартных применений, то есть применений, где способность к работе с несколькими металлами, низкопенные свойства и высокая временная защита от коррозии не играют главной роли.

Продукт поколения 2 занимает промежуточное положение, но в разных отношениях он очень близок к продукту, не содержащему поверхностно-активных веществ. Это не может конкурировать с низкими свойствами пены последнего.

В тех случаях, когда требуются отличная временная защита от коррозии, полная способность работать с несколькими металлами, пониженная температура ванны и свойства нулевой пены, предпочтительным продуктом будет нейтральный очиститель последнего поколения, не содержащий поверхностно-активных веществ. Существуют и другие преимущества продукта в отношении ультрафильтрации (отсутствие вытекания поверхностно-активных веществ), пригодности для применений с высоким давлением, таких как удаление заусенцев под высоким давлением (в настоящее время испытано до 2000 бар), чрезвычайно низкое потребление и заметно увеличенный срок службы ванны.

Благодаря использованию этого типа продукта можно решить все текущие задачи по очистке промышленных компонентов, а также изучить новые области применения .