Моющие и очищающие средства

Очистка деталей от маслянистых и др. видов загрязнений является слож­ным физико-химическим процессом, включающим механические, химические и адсорбционные воздействия на загрязненные поверхности деталей. В ремонтном производстве для очистки поверхностей машин и их составных частей применяют различные моющие и очищающие средства.

Очищающие средства могут быть твердыми, жидкими, газообразными и смешанными.

Выбор моющих средств зависит от мно­гих факторов: вида загрязнения, необходимой чистоты поверхности, воздействия на материалы объектов очистки, наличия очистного оборудования, санитарно-гигиенических и экономических требований.

Механизм воздействия твердых очищающих веществ на загрязнения (дробь, косточковая крошка и др.) основан на ударном воздействии на объект очистки, при котором за счет протирания, резания, соскабливания удаляются за­грязнения. Применяется для удаления таких загрязнений, как нагар, коррозия, ла­кокрасочные покрытия.

Жидкие моющие средства могут быть нейтральными, щелочными, ки­слотными, а по составу - одно - и многокомпонентные. Нейтральные жидко­сти - могут быть органическими и неорганическими. Из неорганических ней­тральных жидкостей наибольшее применение находит вода. Вода в большин­стве случаев не растворяет многие виды загрязнений, а лишь смывает размягчен­ные дорожные загрязнения.

Органические нейтральные среды (бензин, керосин, бензол, дизельное топ­ливо и др.) применяют для удаления смолистых отложений и консистентной смазки. Они пожароопасные и токсичны. Органические растворители при­меняют в смеси с другими растворителями, например, Р-4, Р-5, №647, №648, №645 и др.

Из смесей органических растворителей, имеющих широкое распро­странение для удаления старых лакокрасочных покрытий, получили смывки, которые состоят из двух составных частей:

–растворителей, вызывающих на­пухание и разрушение старого лакокрасочного покрытия, и

–загустителей, тормозящих испарение активных компонентов.

Применяют следующие смывки СД (сп) - специальная, СД (об) - обыкновенная и АФТ-1.

Основным технологическим свойством органических растворителей яв­ляется их растворяющая способность. Процесс удаления загрязнений протека-

ет самопроизвольно за счет растворения. Органические моющие средства в виду их токсичности, пожароопасности и безвозвратной потери ценного сырья ограниченно применяют в ремонтном производстве.

Эмульгирующие средства РЭС. Представляют собой смесь раство­рителей с ПАВ с добавлением воды. В качестве основного растворителя чаще всего используют - дизельное то­пливо, керосин, бензин, уайт-спирит и др.

Предназначены в основном для уда­ления нагаров, лакокрасочных покрытий. К РЭС относятся AM-15, лабомид 315 и РИТМ. Особенностью РЭС является повышенная токсичность (РИТМ) и неко­торая огнеопасность, и умеренная токсичность (AM-15). Применять их можно в герметизированных машинах погружного типа. После очистки РЭС детали не­обходимо промывать горячей водой.

Кислотные составы применяют для удаления коррозии и окислов с поверхно­стей деталей перед нанесением гальванических покрытий, окраской, для снятия на­кипи с деталей системы охлаждения, создания защитных пленок. В состав кислот­ных растворов входит вода, органические (щавелевая, уксусная и др.) и неорганиче­ские (соляная, серная, азотная и др.) кислоты, ингибиторы коррозии (соли хромовой кислоты, нитрат натрия, уротропин, сложные составы ПБ-5 и др.).

Содержание кислот колеблется от 2 до 25 %. Ингибиторы в растворы добав­ляют в количестве от сотых долей до нескольких десятых процента. Для превра­щения окислов в защитные покрытия применяют преобразователи коррозии, ко­торые представляют собой сложный состав кислых растворов с добавлением смол и отвердителей.

После обработки деталей в кислых растворах производится их промывка в проточной воде, а в отдельных случаях нейтрализация и пассивирование.

Процесс удаления накипи заключается в ее растворении кислыми раство­рами. После промывки кислым раствором остатки его нейтрализуют раствором кальцинированной соды и затем промывают горячей водой.

Механизм удаления окалины, окисной пленки и ржавчины кислотными со­ставами состоит из химических, электрохимических и механических процес­сов. Процесс протекает в три периода:

•первый проникновение состава в микро­поры,

•второй протекание химических и электрохимических процессов,

•тре­тий - отделение окалины, ржавчины. Интенсивнее протекает процесс при темпе­ратуре кислотных составов от 40 до 80 °С.

Щелочные составы представляют собой смесь из нескольких щелочей и ще­лочных солей. В ремонтной практике широкое распространение получили рас­творы каустической соды, водные растворы которой применяются для выварки

в стационарных ваннах чугунных и стальных деталей с целью удаления старой краски, смолистых отложений. Моющее действие щелочных составов заключает­ся в разрушении адгезионных связей загрязнений с поверхностью деталей, омы­лении (образование мыла из жирных кислот) и снижении межфазового натяжения.

Щелочные составы имеют ряд существенных недостатков; малая эффек­тивность, вредное воздействие на обслуживающий персонал, агрессивность к деталям из цветных сплавов, слабое моющее действие к неомыляемым загрязне­ниям и губительное влияние на микрофлору при отсутствии биологической очи­стки сточных вод.

В последние годы внедряется очистка деталей в расплавах солей, содер­жащих 65 % едкого натрия, 30 % азотнокислого натрия и 5 % хлористого натрия npи t = 380÷420°C.

Одним из важнейших факторов, определяющих эффективность очистки, яв­ляется щелочность моющих растворов, характеристикой которой является водо­родный показатель рН. Величина рН растворов зависит от материала очищаемых деталей, состава загрязнений и может колебаться от 10 до 14.

В виду отмеченных недостатков щелочных составов в настоящее время они находят ограниченное применение в ремонтном производстве. С целью повыше­ния их моющей способности в их состав добавляют ПАВ и другие компоненты, которые устраняют недостатки щелочных моющих средств. Количество входя­щих компонентов может колебаться от 3 и выше, а их концентрация от 0 до 15 %.

Для моющих растворов используются следующие ПАВ: сульфанолы НП-1, НП-3, ДС-РАС, ОП-7, ОП-10, синтамид 5, альфанол-12, синтанол ОС-20, ДБ и др. Количество ПАВ составляет 2-6 ч/л. Основными компонентами CMC являются: щелочи и соли (едкий натр, кальцинированная сода), ПАВ, эмульгато­ры (силикат натрия), антиокислители (нитрат натрия - хромпик).

CMC обладают рядом положительных факторов: очищенные детали по­сле мойки не коррозируют, не горючи, взрывобезопасны, не токсичны, не вызы­вают раздражения кожи.

Недостатком CMC является то, что они плохо поддаются нейтрализации, загрязняют окружающую среду. Поэтому целесообразно организовывать замк­нутые циклы очистки.

Синтетические моющие средства различного целе­вого применения. Наибольшее распространение получили моющие средства типа МС (МС-6, МС-8, и др.), разработанные в лаборатории МИИСП, типа лабомид (лабомид-101, лабомид-102, лабомид-203), разработанные ГОСНИТИ, и типа МЛ (МЛ-5ц МЛ-52). В настоящее время разработаны более совершенные CMC типа Темп Темп-100, Темп-101). Препараты Темп эффективнее препаратов лабомид и МС. Компоненты CMC представлены в таблице 1.

Состав CMC

Таблица 1

Степень применяемости различных видов очищающих сред представлена в таблице 2.

Моющая способность различных видов растворов выражается величиной, об­ратной времени отрыва и определяется по формуле

где Me - моющая способность в относительных единицах; Т - время, с; 103 -

коэффициент.

Моющая способность растворов зависит и от способности удерживать за­грязнения и образовывать с ними эмульсии.

Степень применяемости различных видов очищающих сред

Таблица 2

Примечание: «+» - удовлетворительная очистка,«++» - хорошая очистка,«-» - не применяется.

Моющая способность растворов во многом определяется их поверхно­стной активностью G, которая характеризуется отношением G (поверхностное на­тяжение) и концентрацией С моющих веществ

Моющее действие растворов проявляется в сложных процессах взаимо­действия моющих веществ с загрязненными поверхностями. Основные этапы моющего действия состоят

•из смачивания,

•эмульгирования,

•диспергирования,

•пенообразования и

•стабилизации.

П. А. Ребиндер процесс удаления загрязнений сводит к трем стадиям:

–пер­вая - адсорбция ПАВ на загрязненной и очищаемой поверхности,

–вторая-отделение загрязнений от поверхности,

–третья-удержание загрязнения в раство­ре.

Необходимым условием моющего действия растворов является не только отрыв частиц загрязнений, но и удержание (стабилизация) их в растворе.

Способность раствора самопроизвольно концентрироваться на поверхности и загрязнениях называется адсорбцией.

Величина адсорбции Г (моль/см) раство­ра зависит от концентрации в нем моющих веществ «С» и поверхностного натя­жения «G».

Связь между адсорбцией и другими параметрами моющих растворов выражается уравнением

где R - газовая постоянная, равная 8,31107 Дж/моль град; Т - абсолютная температура, К°.

Г (абсорбция) может быть положительной или отрицательной, если >0; <0. тогда

Г<0 и <0; Г>0 и >0.

– производная, характеризующая изменение поверхностного натяжения с изменением концентрации раствора

Величина названа поверхностной активностью. Адсорбция увеличива­ется с понижением поверхностного натяжения, когда поверхностная активность имеет знак минус.

Моющая способность растворов зависит также от их способности образо­вывать эмульсии и удерживать загрязнения. Образование эмульсий является эмуль­гирующей способностью.

Эмульгирование - это процесс образования эмульсий, то есть систем, состоящих из двух нерастворимых жидкостей, когда одна жид­кость раздроблена в другой.

Эмульсии - это диспергированные системы, состоящие из двух несмеши-вающихся жидкостей, одна из которых (дисперсная фаза) распределена в другой (дисперсионной среде).

Важным технологическим свойством эмульсий является их устойчивость, т. е. способность удерживать загрязнения от повторного осаждения на отмытые по­верхности. Устойчивость зависит от температуры, кислотности рН и природы моющих веществ. Повышение рН, температуры улучшает моющие свойства рас­творов.

Пенообразование в водных растворах одно из свойств ПАВ. Исследователями установлено, что прямой зависимости между пенообразованием и моющей способ­ностью растворов нет. Сильное пенообразование в моечных машинах ухудшает работу насосных агрегатов.

Помимо указанных свойств моющих растворов на эффективность очистки оказывает влияние температура, концентрация ПАВ, ударная сила струи, давление струи и др. Влияние температуры раствора на продолжительность мойки показана на рисунке 19, концентрации на рисунке 20, давления струи на рисунке 21.

Оптимальной является температура 80-90 °С. Увеличение концентрации ПАВ до определенного предела сокращает продолжительность мойки.

На качество мойки оказывает влияние ударная сила струи, которая зави­сит от формы насадка, давления жидкости, расстояния детали от сопла и скоро­сти движения детали и определяется по формуле

где Р - сила, действующая на поверхности, Н; Ψ - коэффициент уменьше­ния действия силы между растеканием струи, Ψ=0,9÷0,92; β - коэффициент соот­ношения абсолютной и относительной скорости струи детали; ρ - плотность жидко­сти, кг/м²; φ - коэффициент скорости; θ - угол атаки струи.

Рис.19. Влияние температуры на время мойки	Рис.20. Влияние концентра­ции на время мойки

Рис. 21.Влияние давления слруи (мм.вод.ст.) на время мойки

Под чистотой поверхности в ремонтном производстве понимают такое ее со­стояние, когда на ней остается допустимое для конкретного технологического про­цесса количество загрязнений. Различают три уровня очистки, характеризующиеся количеством остаточных загрязнений:

•макроочистка,

•микроочистка и

•активационная очистка.

Макроочистка - это процесс удаления с поверхности наиболее крупных за­грязнений, мешающих обслуживанию, разборке, дефектации и технологическим операциям восстановления. При макроочистке необходимо очищать поверхность до уровня, обусловленного ее шероховатостью.

Микроочистка - это удаление загрязнений из микронеровностей поверхности. Микроочистка производится при подготовке поверхности к нанесению лакокрасоч­ных покрытий и при сборке. При этом допускается частичная загрязненность по­верхности маслом: перед нанесением лакокрасочных покрытий 0,5 г/м, при сборке 1... 1,5 г/м2.

Активационная очистка в ремонтном производстве самостоятельного значения не имеет и применяется при нанесении на поверхность электролитических покрытий, являясь промежуточной операцией травления слоя металла толщиной (2 ÷15) 10-6 м

В реальных условиях ремонтного производства требования по допустимой за­грязненности можно сформулировать следующим образом.

•При наружной очистке машина должна быть вымытой и сухой.

•Элементы крепления очищены от земли, льда, масла и т. п. Наличие в отдельных местах сухой грязи (остатки масла, земли и т. п.) допустимо, если это загрязнение не закрывает крепежных элементов и не пре­пятствует работе.

•Сборочные единицы должны быть очищены так, чтобы меньше загрязнялись руки рабочих и инструмент.

•На операциях дефектации и восстановления (сварка, наплавка, металлизация, механическая обработка) достигается такая степень чисто­ты, когда на руках рабочих, измерительном и режущем инструменте не остаются следы масла, кокса, песка. Это легко проконтролировать бумажной салфеткой.