溶剂清洗技术

作者:本网编辑 文章来源:杜尔Ecoclean公司 发布时间:2010-12-27
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图1 装在零件筐里的冲压件

溶剂清洗剂通常为挥发性有机化合物,是去除非极性污染物的最佳介质,能有效去除油脂、机油和石蜡等污染物。

除了水基清洗以外,目前在工业零件清洗中另一种应用非常广泛的方法就是使用溶剂的湿法化学清洗,简称溶剂清洗。水基清洗剂能非常有效地去除极性污染物,如水基冷却液、润滑液、抛光膏、添加剂和盐类等;而溶剂清洗剂则通常为挥发性有机化合物,是去除非极性污染物的最佳介质,能有效去除油脂、机油和石蜡等污染物。

挥发性有机化合物(VOC)

挥发性有机化合物(VOC)是在正常气压条件下具有较高蒸汽压力的有机化合物,能够迅速蒸发并进入大气中。很多碳氢化合物就是通过对油类进行分馏而产生的有机化合物,我们在炼油厂中对原油经过若干步骤的分馏处理,就能获得所需的多种碳氢化合物,作为燃料和其他商业产品。

目前在工业清洗中主要使用三种溶剂型清洗剂:碳氢化合物、氯化碳氢化合物、氧化碳氢化合物。

在现代化的零件加工中,如数控车、铣、磨、冲孔和淬火过程中,越来越多地使用油类辅助材料。因此这些零件往往会被大量的各种油类所污染。但是在很多精细的下游加工过程中,如PVD涂层(物理气相沉积涂层)、CVD涂层(化学气相沉积涂层)、喷漆、粘接、软焊、铜焊和熔焊等,为了保证加工质量,对加工表面的清洁度有很高的要求,有的还要求整体必须是无油的零件。在这种条件下,溶剂清洗就比水基清洗具有更明显的优势了,不仅表面除油的效果更好,而且清洗液使用的寿命更长,清洗液再处理的过程也更为简单。在清洗过程中,不能溶解在溶剂中的颗粒状杂质和碎屑也会随油污一起去除,不会留滞在零件的表面上。(图1)

现在还出现了一些新型的极性溶剂,这种溶剂综合了水基清洗剂和溶剂清洗剂两方面的优点,其中改性乙醇就是应用较为广泛的新型极性溶剂。由于综合了油和水两种介质的特性,所以这种清洗剂能一次性去除非极性污染物(如油脂、机油等)和极性污染物(如乳化液和盐类等)。这种溶剂在欧洲已经得到了广泛的认同,但在亚洲还没有普遍使用。杜尔Ecoclean 公司生产的清洗设备既能使用各种普通的清洗介质,也能根据用户的需要或国际通用化的要求,使用新型的极性溶剂。

封闭型溶剂清洗系统

一般来说,封闭型溶剂清洗系统具有以下优点:

非常好的除油性能,能处理很严重的机油和油脂的污染;

零件表面无清洗残留物;

能够用一种溶剂清洗不同的材料,如:不锈钢、普通钢、铝等;

能够用蒸馏的方法经济高效地处理清洗液,降低清洗剂的消耗量;

节能效果好;

采用真空干燥法就能对零件,包括形状复杂的零件,进行快速干燥;

无需配置清洁装置,也没有废水处理的要求;

没有复杂而昂贵的清洗槽和清洗介质的控制装置;

腐蚀问题小。

 

图2 杜尔Ecoclean公司的81S通用型清洗机,该产品采用了气体容量置换专利技术

封闭型氯化碳氢化合物(CHC)清洗技术

尽管技术在不断创新,新的清洗剂也不断出现,但是目前工业零件清洗和脱脂中的许多问题,仍然需要采用氯化碳氢化合物才能得到最好的解决。这样的典型产品包括光学仪器、医疗设备的零件。但是使用氯化碳氢化合物时,必须保证工作场所内每立方米空气中溶剂的浓度要小于1g,而且清洗系统必须采用闭路式的结构。

为了达到闭路式的效果,传统的半封闭型系统采用冷凝器和后面的吸附装置来大量吸收溶剂气体,在吸附装置中通过活性炭模块来降低溶剂气体的饱和度。但是活性炭模块必须根据使用情况定期进行脱附处理,这个过程一般要耗费几个小时,在此期间清洗系统就需要停止清洗,除非配备了并行工作的脱附处理装置。但是一方面这样的装置需要较高的资本投入,另一方面,脱附处理所需的加热和冷却过程耗能很大,会提高运营成本。此外,这种工艺的另一个缺点就是溶剂负载过重,需要使用稳定剂。

如果采用新型的气量置换(PAVD)清洗系统,那么情况就完全不同了(图2)。杜尔Ecoclean公司开发的这种系统将氯化溶剂置于完全封闭的状态下,不会产生废气。既不需要通过吸附装置降低饱和度,也不需要进行相应的脱附处理了。杜尔Ecoclean 公司的这种专利产品采用的是真空降低饱和度和气体容量置换的原理。当工作腔排空时,原来清洗污染零件的区域中的溶剂浓度能够降低到每立方米空气中小于1g 的浓度,低于规定的极限量。通过气体容量置换,不饱和的、但是仍然含有溶剂的气体在打开工作腔之前,会形成气阻。当工作腔重新加载且达到正常工作的水平时,含有溶剂的空气会自动进入再循环。这种先进的工艺能使溶剂污染降到非常低,稳定剂的消耗量也会随之减少。目前这种PAVD 系统已经应用于很多用户的专用设备中,该系统还具有许多可选的功能,不仅能满足工业零件清洗中各种不同的需求,达到最佳的清洗效果,而且能够确保在非污染区域的空气中不含溶剂气体。综上所述,采用这种先进的氯化溶剂清洗技术能够在保护人体健康和环境安全的前提下连续进行生产,可以节约大量的投资和生产成本。

此外,杜尔Ecoclean公司开发的的S-machine技术可应用于多级清洗过程,包括超声波清洗、漂洗、蒸汽脱脂和真空干燥等,能满足工业清洗领域内的各种需求。

非氯化碳氢化合物(HC)清洗技术

采用封闭式的设计,使用非氯化碳氢化合物进行脱脂和清洗金属零件,不仅性能优越,而且节能环保。最初开发此技术的目的是替代氯化碳氢化合物(CHC)清洗技术。杜尔Ecoclean公司采用这种技术开发出先进的除油清洗和精密清洗的系统,目前全世界已有800多台这种设备。特别是在燃油喷射装置和飞机的制造中,已经采用了许多这种设备。杜尔Ecoclean公司生产的碳氢化合物清洗系统不仅清洗效果出色,而且在真空状态下能接近零排放。为了最大程度地保证工作的安全性,整个清洗过程是在100mbar(1bar=105Pa)的真空条件下进行的。这些清洗系统可用于超声波清洗、漂洗、蒸汽脱脂和真空烘干等多级清洗过程。这些产品基本的设计理念是在封闭式工作腔中进行清洗和烘干,同时采用热回收技术以节约能源和减少介质的消耗。产品采用模块化结构,能方便地适应不同的具体任务。产品统一采用了高效的蒸馏技术,以保证清洗介质具有较长的使用寿命和一致的质量性能。此外,杜尔Ecoclean公司的所有产品均采用不锈钢的管路系统。

非氯化碳氢化合物清洗的另一个重要的优点就是在连续的生产过程中实现对零件的保护处理。零件进行清洗之后,可以用碳氢化合物和保护油的混合物进行处理。这种有效的保护技术为那些需要向海外发运零件的用户和希望长期储存零件的用户提供了方便。

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