Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy
DIPLOMOVÁ PRÁCE
BRNO 2008
Bc. Pekárek Jaromír
1
Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy
HODNOCENÍ ÚČINNOSTI ODMAŠŤOVÁNÍ VE VZTAHU K PŘILNAVOSTI NÁTĚRŮ
Diplomová práce
Brno 2008
Vedoucí diplomové práce:
Vypracoval:
Doc. Ing. Vlastimil Chrást, CSc.
Bc. Pekárek Jaromír
2
PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Hodnocení účinnosti odmašťování ve vztahu k přilnavosti nátěrů vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana AF MZLU v Brně.
dne………………………………………. podpis diplomanta……………………….
3
Dovoluji si na tomto místě poděkovat především svému školiteli Doc. Ing. Vlastimilu Chrástovi, CSc. Za odborné rady, připomínky a pomoc při zpracování této diplomové práce. Dále bych chtěl poděkovat firmám Triga a Velvana a.s. Velvary za bezplatné poskytnutí vzorků odmašťovacích přípravků.
4
5
ABSTRAKT V této diplomové práci byla hodnocena odmašťovací účinnost vybraných odmašťovacích přípravků ve vztahu k přilnavosti nátěru, ověřena metodika hodnocení účinnosti odmašťovacích přípravků a zhodnocení možnosti aplikace testovaných odmašťovacích přípravků pro různé technologie odmašťování strojních součástí. V rámci diplomové práce jsem odzkoušel tři odmašťovací přípravky firmy TRIGA a to AQUALON A 110, TRICLEAN V 56, TRIDIOXOLAN a jeden odmašťovací přípravek od firmy Velvana a.s. Velvary a to AQUACLEAN A125. Z výsledků testů je patrno, že všechny odmašťovací přípravky dosahovaly velmi vysokých odmašťovacích účinností. U odmašťovacího přípravku AQUACLEAN byla také zkoušena přilnavost nátěrů a výsledky byly velice uspokojivé, nejlépe byl hodnocen vzorek stupněm 1 a nejhůře to byl stupeň 3. U zbývajících přípravku nebyla hodnocena přilnavost z důvodu nedostatku množství na provedení této zkoušky.
Klíčová slova: Odmašťovací účinnost Přilnavost nátěrů Odmašťovací přípravek Technologie odmašťování
6
ABSTRACT The thesis is focused on the evaluation of degreasing efficiency of chosen degreasing agents in relation to a paint adhesion. The thesis also deals with verifying the methodology of the degreasing agents’ efficiency evaluation and with evaluating the possibility of the application of tested degreasing agents for degreasing technologies of different machines parts. I have tested three kinds of degreasing agents of the TRIGA Company, which are AQUALON A 110, TRICLEAN V 56, TRIDIOXOLAN and one more agent of the Velvara a.s. Velvary Company AQUACLEAN A125. As the results show, all of the degreasing agents reached high degreasing efficiency. There was also paint adhesion of the AQUACLEAN agent examined and the results were very satisfying, the sample was best evaluated by degree 1 and worst by degree 3. The adhesion was not evaluated for the rest of the agents because of the lack of the amount for the test execution.
Key words: Degreasing efficiency Paint adhesion Degreasing agent Degreasing technology
7
OBSAH 1. 2. 3.
ÚVOD....................................................................................................................... 9 CÍL DIPLOMOVÉ PRÁCE.................................................................................... 11 SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY ............................................... 12 3.1. Účel a význam odmašťování .......................................................................... 12 3.2. Druhy nečistot a jejich vazba k základnímu povrchu ..................................... 13 3.3. Rozdělení a charakteristika odmašťovacích prostředků ................................. 14 3.3.1. Organické přípravky ............................................................................... 15 3.3.2. Alkalické přípravky ................................................................................ 16 3.3.3. Tenzidové přípravky ............................................................................... 18 3.4. Faktory ovlivňující čistící účinek odmašťovacích roztoků............................. 20 3.5. Hodnocení čistoty povrchu pro odmaštění ..................................................... 21 3.5.1. Stanovení zamaštění kovových povrchů podle ČSN EN ISO 03 8241 . 22 3.6. Metody hodnocení účinnosti odmašťovacích přípravků................................. 23 4. TECHNOLOGIE ODMAŠŤOVÁNÍ STROJÍCH SOUČÁSTÍ VE STROJÍRENSKÝCH PROVOZECH............................................................................. 27 4.1. Zařízení pro aplikaci uhlovodíkových přípravků............................................ 28 4.2. Zařízení pro aplikaci alkalických přípravků ................................................... 30 4.3. Zařízení pro aplikaci tenzidových přípravků .................................................. 31 4.4. Mycí stoly ....................................................................................................... 32 4.5. Odmašťování pomocí ultrazvuku ................................................................... 32 4.6. Elektrolytické odmašťování............................................................................ 33 5. METODIKA HODNOCENÍ ODMAŠŤOVACÍCH PŘÍPRAVKŮ....................... 34 6. HODNOCENÍ VYBRANÝCH ODMAŠŤOVACÍCH PŔÍPRAVKŮ................... 36 6.1. Hodnocení odmašťovacího vzorku AQUALON A 110 ...................................... 36 6.1.1 Vyhodnocení odmašťovací účinnosti přípravku AQUALON A 110 ............ 37 6.1.2. Závěr k odmašťovacímu přípravku AQUALON A 110 ............................... 38 6.2. Hodnocení odmašťovacího přípravku TRICLEAN V 56.................................... 38 6.2.1. Vyhodnocení odmašťovací účinnosti přípravku TRICLEAN V 56 ............. 39 6.2.2. Závěr k odmašťovacímu přípravku TRICLEAN V 56 ................................. 40 6.3. Hodnocení odmašťovacího přípravku TRIDIOXOLAN ..................................... 41 6.3.1. Vyhodnocení odmašťovací účinnosti přípravku TRIDIOXOLAN .............. 41 6.3.2. Závěr k odmašťovacímu přípravku TRIDIOXOLAN .................................. 42 6.4. Hodnocení odmašťovacího přípravku AQUACLEAN A125.............................. 43 6.4.1. Vyhodnocení odmašťovací účinnosti přípravku AQUACLEAN A 125 ...... 44 ................................................................................................................................ 46 6.4.2. Závěr k odmašťovacímu přípravku AQUACLEAN A 125.......................... 46 7. ZÁVĚR ................................................................................................................... 47 9. OBECNÁ ČÁST..................................................................................................... 48 9.1 Přehled použité literatury...................................................................................... 48 9.2. Seznam tabulek .................................................................................................... 49 9.3. Seznam obrázků................................................................................................... 50
8
1.
ÚVOD Jeden z faktorů, který výrazně ovlivňuje kvalitu konečné povrchové úpravy je
dokonalá příprava povrchu a jeho dokonalé odmaštění. Této přípravné fázi je třeba věnovat velkou pozornost, zejména proto, že případné chyby a nedostatky se velmi těžko napravují. Pod pojmem odmašťování se v širším slova smyslu rozumí odstraňování různých směsí nečistot, které neobsahují pouze látky mastné povahy, ale i bílkoviny, leštiva, brusiva, prach, popílek, karbony, saze, minerální soli, nečistoty stájového původu, jakou jsou zbytky krmiva, steliva a trusu, apod. Vhodnější názvem pro tuto operaci by proto bylo čištění, avšak výrazy odmašťování, odmašťovač, odmašťovací prostředky atd. se již vžily, a proto je budeme používat i v této práci. Je to opodstatněno i tím, že hlavní a pojící složkou odstraňovaných nečistot jsou vždy látky mastného charakteru, které se také nejobtížněji odstraňují. Oblast použití čistících a odmašťovacích prostředků je velmi rozmanitá a každá aplikace má specifické požadavky na vlastnosti a kvalitu čistících přípravků. Odmašťování se uplatňuje v řadě průmyslových odvětví, v sektoru opravárenství, v zemědělství a potravinářství. Jelikož odstraňované mastnoty a nečistoty jsou velmi různorodé a také stupeň požadované čistoty povrchu předmětů se různí, je nutné vyrábět širokou paletu odmašťovacích a čistících prostředků, přizpůsobených pro jednotlivé účely. V posledních letech došlo ve výrobě odmašťovacích prostředků k inovaci, řada dříve běžných druhů se již nevyrábí a jsou postupně nahrazovány novými, účinnějšími přípravky. Důvodem jsou stále větší nároky spotřebitelů, kteří stále více vyžadují dokonalejší očištění povrchu a při minimálních nákladech. Dalším, neméně důležitým cílem dalšího vývoje technologie v oboru odmašťování je zkrátit trvání odmašťovací operace, což stejně jako sdružování čistících operací umožňuje konstruovat nová technologická zařízení, zmenšit spotřebu oplachové vody a tím i náklady na čištění odpadních vod. V nedávné minulosti byly velice rozšířené odmašťovací prostředky na bázi chlorovaných uhlovodíků. Nejznámější a nejpoužívanější z nich byl perchlorethylen. Tyto látky měly řadu nesporných výhod, jako je velice dobrá odmašťovací schopnost, vynikající odpařivost a další neopomenutelnou výhodou byla jejich nehořlavost. Po zjištění účinků halogenuhlovodíků na ozónovou vrstvu Země a důsledků z toho 9
vyplývajících, byla přijata legislativní opatření pro zákaz používání těchto látek v procesu odmašťování. Hledání vhodné náhrady za perchlorethylen v procesu odmašťování je úkol nesnadný a dlouhodobý. Vývoj moderních odmašťovacích prostředků je předpokladem progresivního rozvoje technologie čištění, jejímž cílem je především zlepšit kvalitu odmašťovaného povrchu a umožnit sdružování jednotlivých odmašťovacích a dalších čistících operací, popř. jejich kombinací s následnými nebo předběžnými operacemi, jako je moření, pasivace nebo naopak aktivace povrchu apod. Požadavky na čistotu povrchu odmašťovaného předmětu jsou značně rozdílné a závisí na tom, jaká povrchová úprava bude po čištění následovat. Například při mezioperačním praní strojních součástí nebudou nároky na odmaštěný povrch tak velké jako např. před galvanickým pokovováním. Výrazným způsobem přispívá ke zvyšování účinnosti nových druhů odmašťovadel rozvoj základních sloučenin, zejména tenzidů a silikátů, v chemickém průmyslu. Progresivní odmašťovací prostředky, čistící zařízení a efektivní technologické postupy nejsou u nás souborně literárně zpracovány. Nedostatečná informovanost způsobuje, že jsou stále vyžadovány, zastaralé druhy přípravků, jejichž chemické složení neodpovídá současnému stavu techniky a které neumožňují volit progresivní způsoby odmašťování a použít moderní čistící zařízení.
10
2. CÍL DIPLOMOVÉ PRÁCE
Cílem diplomové práce je: -
ověření metodiky pro odmašťování strojních součástí vybranými odmašťovacími přípravky
-
zhodnocení odmašťovací účinnosti vybraných odmašťovacích přípravků se sníženou ekologickou zátěží
-
ověřit metodiku odmašťovací účinnosti na základě přilnavosti
11
3. SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY 3.1. Účel a význam odmašťování Odmašťování lze definovat jako souhrn opatření směřujících k odstranění nečistot, které ulpívají na povrchu předmětů a zařízení. Jde o časově náročné a nákladné procesy, které v některých odvětvích zabírají velkou část celkové pracovní doby. Odmaštění povrchu předmětů je základem každé technologie, a to ve všech průmyslových odvětvích i v zemědělství. Požadavky na čistotu povrchu jsou v jednotlivých oborech velmi rozdílné a jsou ještě dále specifikovány podle následných technologií. Nedostatečné očištění povrchu před povrchovou úpravou znamená vždy znehodnocení finálního výrobku a někdy i celého zařízení. Ještě horší důsledky má nedokonalé čištění v potravinářském průmyslu a v zemědělství, kde je navíc ohrožena nezávadnost potravin. Závady vzniklé v důsledku špatného odmaštění se neprojevují ihned, ale většinou až po delší době: vyloučený ochranný kovový povlak je pórovitý nebo se odlupuje, na nátěrové hmotě vznikají puchýře, hliník je nedokonale eloxován a je neprobarven, fosfátový povlak je nerovnoměrný a ani po impregnaci nemá příslušné antikorozní vlastnosti, dílce nejsou prokaleny apod. Ještě horší situace vzniká tam, kde povrchová úprava má funkční poslání, jako je např.
vyloučení
tvrdého
chromu
na
povrchu
součástí,
chemického
niklu
v elektronických strojích, rhodia, kadmia a stříbra v elektrotechnice atd. V takových případech má nedostatečné odmaštění povrchu podstatný vliv na funkci stroje nebo i celého zařízení. Praktické zkušenosti ukázaly, že největší závady způsobené nedostatečným odmaštěním povrchu bývají zaviněny především nevhodným výběrem odmašťovacího prostředku (Krejčí, 1997). Chyby způsobené nesprávnou koncentrací lázně a teplotou nejsou již tak časté. Proto je nutné věnovat pozornost hlavně optimálnímu výběru druhů podle stupně znečištění, druhu odmašťovaného materiálu a požadavků na čistotu povrchu, dále pak podle druhu mycího, čistícího a odmašťovacího zařízení, a podle toho stanovit technologii odmašťování.
12
3.2. Druhy nečistot a jejich vazba k základnímu povrchu Nečistoty, které je třeba v praxi odstraňovat, jsou velmi různorodé, jak pokud jde o jejich původ, tak i po stránce struktury a chemického složení. Přesto lze většinou uvést alespoň jednoho společného jmenovatele, totiž mastnotu, která je hlavním pojivem mezi nečistotami navzájem i mezi nečistotami a základním povrchem. O jednotlivých druzích nečistot bude pojednáno v příslušných kapitolách, avšak již předem lze pro ilustraci rozsáhlé palety uvést, že jde o nečistoty živočišného původu, minerální oleje, tuky, konzervační prostředky, různé druhy bílkovin, nejrůznější kaly i nečistoty anorganického původu, zejména zplodiny koroze různých kovů. Také základní materiály, které je třeba očistit, jsou velmi rozmanité: sklo, dřevo, plastické hmoty a zejména kovy. V případě čištění kovového povrchu je nejnáročnější úprava před galvanickým pokovováním (Vodehnal, 1996) a nanášením vodouředitelných nátěrových hmot.
Z fyzikálně chemického hlediska jsou nečistoty spojeny s kovovým povrchem třemi různými druhy vazeb: 1. Vazba chemická se vyskytuje jen tehdy, když na základním kovu vznikly vrstvy oxidů, hydroxidů, uhličitanů, sulfidů nebo jiných chemických sloučenin. Oxidy se vytvářejí např. při žíhání. U mechanicky obrobených dílců se tyto vrstvy běžně nepředpokládají, samozřejmě s výjimkou tenké vrstvičky, kterou lze pozorovat např. při delším skladování mědi. Chemicky vázané vrstvy se odstraní buď mechanicky (např. broušením) nebo chemickými prostředky (např. mořením). 2. Adheze jejímž vlivem lpí na kovovém povrchu prach nejrůznějšího druhu, úlomky kovu a ostatní tuhé cizí látky. Jejich přilnavost způsobují molekulární přitažlivé síly. Tuhé částečky se mohou udržovat na kovech také z čistě mechanických důvodů, např. vlivem hrubého povrchu, a lze je prostě setřít. V důsledku adhezních sil se např. mohou po odmaštění na povrch udržovat zbytky leštících past. 3. Absorpce u níž jsou vazebné absorpční síly mnohem silnější než u adheze, avšak stále ještě slabší než chemická vazba. Absorpční vazba s kovovým povrchem se skoro nikdy nevyskytuje u tuhých (krystalických) substancí, avšak velmi často u rozpouštěných látek, u kapalných a voskových substancí, 13
které nejsou rozpustné ve vodě. Nečistotami vázanými na povrchu kovu jsou zejména tuky a oleje, a to buď jako tukové, nebo jako součásti různých maziv používaných při tažení z řezání a dále jako součásti brousících a leštících past. Pro absorpční vazbu je charakteristické, že největší přilnavost mají molekulární vrstvy přímo na kovovém povrchu.
3.3. Rozdělení a charakteristika odmašťovacích prostředků
1)Organické přípravky a) na bázi chlorovaných uhlovodíků ( např. perchlorethylen, trichloretylen) -
kvůli jejich zdravotní závadnosti (nebezpečné výpary) se jejich používání v průmyslovém odmašťování omezuje a jsou postupně nahrazeny přípravky se sníženou ekologickou zátěží
b) na bázi vroucích alifatických uhlovodíků Organické přípravky se mohou aplikovat buď v koncentrované formě nebo ve formě emulze. Emulzní přípravky jsou složeny z organických rozpouštědel, speciálních tenzidů a emulgátorů. Dokonale rozpouštějí a emulgují mastnoty a převádějí je do vodou omyvatelné emulze.
Výhody:
Nevýhody:
- výborná odmašťovací schopnost
- hořlavost ( problémy se sušením)
- absence odpadních vod
- dlouhé časy zasychání bez použití sušení - likvidace vyčerpané lázně - vysoká cena proti vodným přípravkům
2) Alkalické přípravky - jsou to vodné přípravky na bázi hydroxidu sodného a dalších anorganických solí (přípravky pod obchodním názvem Pragolod, Alkon aj.) - obsahují EDTA (kyselina ethylendiamintetraoctanová), polyfosforečnany
14
Výhody:
Nevýhody:
- dobrá odmašťovací schopnost
- vznik odpadních vod
- nízká cena
- nutnost vyhřívání lázně
- dle typu lze použít na většinu výrobků
- agresivita vůči barevným kovům
- nehořlavost
- řada přípravků obsahuje fosfáty
3) Tenzidové přípravky - jsou to vodné přípravky na bázi anion-kationaktivních či neionogenních tenzidů s řadou dalších přísad - dle typu přípravku se účinnost odmaštění obvykle zvyšuje s vyšší teplotou
Výhody:
Nevýhody:
- obvykle nízká cena
- nutnost vyhřívání lázně
- možnost použití dle typu na různé druhy materiálů
-dle typu nižší účinnost
- dle typu biologická odbouratelnost tenzidů
odmaštění
- nízká solnost - nízká agresivita materiálu
3.3.1. Organické přípravky Organických uhlovodíků se používalo již dávno při čištění hlavně ve strojírenském průmyslu před povrchovou úpravou, zejména při prvním stupni odmašťování silně znečištěných kovových , popř. k odmaštění velmi rozměrných výrobků. Patřily mezi ně především petrolej, nafta, benzín, terpentýn apod. tato rozpouštědla mají velkou schopnost rozpouštět tuky, oleje a vosky na povrchu kovů a používalo se jich většinou za studena k ručnímu otírání nebo polévání. Rozpouštěním mastnot při použití těchto rozpouštědel se uvolňují i ostatní nečistoty spojené vrstvou mastnoty. V zanedbatelném množství jsou tato rozpouštědla používána dodnes. Jejich použití však je omezeno z hlediska hořlavosti. V současnosti je jejich používání z hygienického a ekologického hlediska velmi obtížné.Tato hořlavá rozpouštědla byla nahrazena nehořlavými chlorovanými uhlovodíky, mezi něž náleží např. trichloretylen, tetrachlorethylen, perchlorethylen. Aplikovány byly ponorem nebo při odmašťování v parách, popř. 15
kombinací obou lze dosáhnout dokonalého odmaštění povrchu. V tomto případě je třeba mít na paměti, že odmašťování v parách bylo závislé na tvorbě kondenzátu. V praxi to znamená, že odmašťované díly ohřáté při ponorovém odmašťování se musely nejdříve ochladit v chladícím pásmu, než je bylo možné zavěsit v pásmu odmašťování v parách. Také odmašťování tenkostěnných dílů bylo obtížné, zvláště když byl jejich povrch pokryt tlustší vrstvou nečistoty (Soukup, 1984). V současné době se na základě využití tradičních technik jeví jako poměrně výhodné použití speciálně připravených uhlovodíkových rozpouštědel. Jedná se o úzké destilační řezy směsi alifatických uhlovodíků (n, izo a cykloalkanů) o počtu uhlíkových atomů C9 a C13. Tato uhlíková rozpouštědla mají řadu výhod, jako např. vysokou čistící schopnost na odstranění většiny druhů nečistot (oleje, tuky, pigmenty, vosk atd.). Výborná je penetrace v úzkých spárách a štěrbinách, mastnoty a nečistoty jsou rozloženy bez chemické interakce a rozpouštědla jsou tak zcela inertní k většině čištěných povrchů (všechny druhy kovů a jejich slitin, plasty, sklo atd.). Vysoká je také stabilita lázně až 500g oleje nebo tuku na 1000kg rozpouštědla (Vodehnal, 1996). Splňují tedy všechny požadavky na čištěné povrchy před montáží nebo další povrchovou úpravou jako lakování, galvanické pokovování, lepení atd. Kromě uvedených technických předností nemají negativní vlivy na lidské zdraví a životní prostředí. Vyznačují se zejména nízkým tlakem par a nízkými emisemi, nepoškozují ozónovou vrstvu Země, navíc jsou to biologicky odbouratelné a lehce odlučitelné látky z odpadních vod (separace v olejových odlučovačích). Velmi důležitý faktor z hlediska bezpečnosti je bod vzplanutí, který je u většiny těchto speciálně připravených uhlovodíkových čistících a odmašťovacích prostředků mnohem vyšší než 55°C a prostředky jsou tak zařazeny do hořlavin minimálně III. třídy.
3.3.2. Alkalické přípravky
Snaha dosáhnout dobrého odmaštění kovového povrchu pouze ve vodných alkalických roztocích trvá asi 80 let. Určitého pokroku se dosáhlo přídavkem pěnivých látek. Zřetelný pokrok byl zaznamenán ve dvacátých letech, kdy se začalo používat alkalického louhu ve spojení s vodním sklem (tavenin alkalických křemičitanů). V dnešní době se v ČR alkalické odmašťovací přípravky pro svou poměrně dobrou účinnost a poměrně nízkou cenu stále používají.
16
Klasické alkalické vodné přípravky mají prakticky univerzální použití, lze je použít ve výrobních technologiích i v opravárenství. Mají určitou nevýhodu v tom, že zasolují odpadní vody svým obsahem anorganických solí, dále obsahují často pro životní prostředí
nežádoucí
látky,
ethylendiamintetreoctová).
jako
polyfosforečnany
Fosforečnany
jsou
příčinou
a
EDTA nadměrného
(kyselina rozvoje
fytoplanktonu (sinic a řas) v povrchových vodách, a proto jsou nahrazovány v nových typech výrobků jinými látkami, např. detergentními syntetickými zeolity (z našich přípravků nejznámější produkty firmy Pragochema Uhříněves). Jejich základem je křemičitan sodný. Jako nejvhodnější náhrada EDTA se jeví glukolan sodný, který má podobné vlastnosti, ale v odpadních vodách nepůsobí problémy-je biologicky odbouratelný (Marčanová,1995).
Při čištění kovových povrchů je nutno rozlišovat v zásadě dvě skupiny nečistot. Za prvé jsou to látky, které se v odmašťovací lázni rozpouštějí, tj. volné mastné kyseliny, rostlinné a živočišné tuky a olej. Druhou, kvantitativně větší skupinu tvoří látky, které se z povrchu kovu odstraňují jinými fyzikálně chemickými pochody, než je rozpouštění, k nim patří minerální oleje, různé oleje, různé mazací, leštící, řezné, event. Konzervační vazelíny a tuky.
Při odmašťování v alkalické odmašťovací lázni se mastné kyseliny zneutralizují za vzniku rozpustných mýdel, zatímco zmýdelňování tuků a olejů probíhá jednak za spolupůsobení vzniklých rozpustných mýdel, které mají povrchově aktivní účinek, jednak účinkem přísady povrchově aktivních látek. Na lázně jsou kladeny vysoké požadavky jako např. maximální odmašťovací účinnost při co nejnižší koncentraci, vynikající sočivost, nízká pěnivost, antikorozní charakter.
Odstraňování olejů, pokud se nezmýdelňují, probíhá prakticky ve dvou stupních: nejprve dochází ke ztenčování vrstvy oleje na kovovém povrchu a potom k odstraňování tenkého mastného filmu ulpělého přímo na povrchu kovu. Ke ztenčení olejové vrstvy je třeba především snížit povrchové napětí oleje a vyvolat tak jeho snahu po zvětšení povrchu. Toto zvětšení se projeví tvorbou kapiček v nerovných místech olejové hladiny. Vzniklé kapičky, jejichž velikost závisí na tom do jaké míry se zmenšilo napětí na styčné ploše, se potom odtrhnou od olejové vrstvy buď samy v důsledku své menší hustoty, nebo mechanickým účinkem a podle okolností 17
vyplavou na hladinu, kde se odstraňují sbíráním nebo přestříkem hladiny odmašťovací lázně, resp. zůstanou v lázni ve formě emulze nebo disperze. Vrstva oleje se ztenčuje tak dlouho, až na povrchu kovu zbývá pouze film molekul, na který již působí přímo adhezní síla na rozhraní oleje a kovu. Toto ztenčení vrstvy mastnot již často postačuje k hrubému odmaštění. Má-li se mastný film odstranit z kovového povrchu beze zbytku, musí se nejdříve protrhnout, aby se čistící roztok dostal do přímého styku s kovem. To se děje mechanickým účinkem lázně nebo povrchově aktivními látkami, které snižují napětí na styčné ploše dvou fází. Čistící roztok proniká do mezer v nečistotách povrchu a vlivem absorpčních sil se nečistoty postupně vytěsňují a jsou nahrazovány povrchově aktivními ionty. Odstranění nečistot z povrchu je podporováno elektrickými odpudivými silami. Na odstranění uvolněných nečistot má příznivý vliv pěna, která absorbuje částice nečistot a odnáší je na povrch lázně. Před galvanickým pokovováním, které klade na dokonalost odmaštění kovového povrchu nejpřísnější požadavky, se k odstranění monomolekulárního mastného filmu většinou používá elektrolytické odmaštění. Čistící schopnost odmašťovací lázně trvá tak dlouho, pokud se nedosáhne dynamické rovnováhy mezi nečistotou dispergovanou v lázni a nečistotou resorbovanou na čištěném povrchu. Jelikož se stále více používá levnějších minerálních olejů, syntetických vosků a přípravků, muselo se přizpůsobit i složení alkalických odmašťovacích lázní tak, aby se v nich mohly tyto látky odstraňovat. Základní složení odmašťovacích lázní zůstává v podstatě nezměněno, musí se však dbát, aby lázeň měla tyto vlastnosti: (Soukup, 1984) 1. velkou rezervu alkálií, 2. tlumicí mohutnosti, 3. dispergační schopnost, zejména pro vápenná mýdla, 4. komplexační schopnost vápníku (vzhledem k tvrdosti používané vody) 5. schopnost udržovat dispergované částice v roztoku
3.3.3. Tenzidové přípravky Tenzidy to jsou převážně syntetické sloučeniny, které mohou vzhledem ke své struktuře snižovat povrchové nebo mezipovrchové napětí kapalin, zejména vody. Obsahují vždy hydrofobní část (nepolární), například uhlovodíkový řetězec s 10-ti až 18
12-ti atomy uhlíku, nebo alkylarylovou část a hydrofilní část (polární), například – COOMe, -OSO3Me, -SO3Me, -NH2, =NH. Přitom struktura hydrofobního zbytku podmiňuje různě velký kapilárně účinný efekt, kdežto hydrofilní skupina je příčinou nerozpustnosti sloučeniny. Rozpuštěny ve vodě snižují povrchové napětí nebo mezipovrchové napětí následkem absorpce v podobě monomolekulární vrstvy na rozhraní dvou fází (např. voda-vzduch, voda-kapalina, voda-pevná látka), orientované tak, že polární část molekuly (schopná se hydratovat a umožňující rozpustnost tenzidů ve vodě) směřuje do polárního prostředí (vody apod.), nepolární část molekuly do nepolárního prostředí (vzduchu, oleje, pevné látky aj.). technicky významnými tenzidy jsou látky vyráběné synteticky (nevhodně nazývány saponáty) tak mýdla přírodních mastných kyselin, které následkem amfipatické stavby svých molekul (tj. s vyváženou polární a nepolární částí) mají ve vodném roztoku výrazný účinek smáčecí, emulgační, dispergační, pěnící nebo stabilizační a kterých lze proto použít k výrobě máčedel, emulgátorů, pěnidel, stabilizátorů emulzí a disperzí nebo spojují-li v sobě více takových účinků, k výrobě detergentů. Tenzidy nejvýznamněji ovlivňují základní funkční vlastnosti v současných odmašťovacích lázních. Nesou převážnou část odmašťovací, emulgační, dispergační, antiredepoziční účinnosti. Významně ovlivňují deemulgaci mastnost, pěnivost, odpěňovací
schopnost
a
řadu
dalších
vlastností
odmašťovače.
Nové
typy
odmašťovacích lázní obsahují obvykle vyváženou směs tenzidů, pro dosažení optimalizované kombinace vlastností. Často se k jednomu základnímu složení odmašťovací lázně přidávají další tenzidové složky, které významně změní charakter lázně (z neemulgující na emugující apod.). Z pohledu likvidace spotřebovaných lázní se u některých tenzidů jedná o látky biologicky odbouratelné. Tenzidové složky vytvářejí v lázni asociované útvary – micely. Chovají se tedy jako koloidní částice. Tvorba micel jejich tvar a velikost je ovlivňována řadou faktorů. Patří k nim struktura molekuly tenzidů, ionogenní či neionogenní charakter, solnost roztoků, pracovní teplota a řada dalších veličin. Rozlišuje se: 1. ionogenní tenzidy – koloidní elektrolyty disociují ve vodném roztoku v ionty, které se dělí (podle toho, zda je hydrofobní část molekuly záporným nebo kladným iontem) na tenzidy anionaktivní, kationaktivní a dále na tenzidy amfolytické, spojující v molekule oba předcházejícíc typy. 2. neionogenní tenzidy – hydrofilní koloidy nedisociují ve vodném roztoku v ionty. 19
3.4. Faktory ovlivňující čistící účinek odmašťovacích roztoků
Vliv druhů nečistot Oleje a tuky ulpívají na kovovém povrchu zvlášť pevně. Při kombinaci tuhých látek s oleji, tuky, vosky, parafíny a steariny je odstraňování nečistot velmi obtížné, zejména když se při vyšších teplotách vytvrdily. K jejich odstranění se musí použít smáčecích prostředků s velkým průnikovým účinkem za stálého pohybu lázně. V praxi se osvědčily alkylsulfáty, ethersulfáty, alkansulfonáty a alkylarensulfáty. Nerozpustné částice (prach, saze, pigmenty apod.) je možno pouze dispergovat. Jako účinné prostředky se osvědčily polyfosfáty, glukonáty a ochranné koloidy, které však v některých případech zvyšují v nežádoucí míře viskozitu lázně. Mimořádně obtížné je odstraňování brusného prachu a kovového oděru. Tento oděr lpí často vlivem magnetické vazby zvlášť houževnatě na základním povrchu. K jeho odstranění se doporučuje použít dalšího stupně elektrolytického čištění v alkalickém roztoku za přepólování při proudových hustotách nad 10A.dm-2. Teplota Vlivem zvýšené teploty se zintenzivňuje Brouwnův pohyb a snižuje se stabilita emulze, zvýšení teploty vede dále k hydrataci, což se projeví zakalením a zhoršením rozpustnosti ve vodě, v limitním případě nastává rozdělení emulze na vrstvy. Bod zakalení leží často ve velmi úzkém rozmezí teploty. Zlepšení stability emulze se současným zvýšením bodu zakalení je možno dosáhnout přísadou anionaktivních tenzidů nebo speciálních rozpouštědel. Emulgační schopnost přípravku se tím však nezlepší. Obecně lze tedy říci, že při vyšší teplotě je odmašťovací účinnost vyšší a doba odmašťování se zkracuje. Pohyb Mechanický zásah působí při odmašťování tím, že pomáhá protrhávat souvislý film nečistot, a tak je uvolňuje z povrchu. Při odstranění nečistot z povrchu součásti se dosahuje lepších výsledků, jestliže je buď kapalina nebo součást v pohybu. Ulpělé nebo přischlé nečistoty se snáze odstraňují z čištěných ploch mechanicky. Používá se těchto způsobů: a) ručního a strojního kartáčování, které je běžné v pivovarech, zejména při čištění stěn, podlah, nádob, stolů, roštů apod., b) tlakových postřiků, které jsou podstatou čištění při strojním mytí povrchů pod tlakem, 20
c) cirkulace, které se používá zejména při čištění potrubí , mechanický účinek lze zesílit měněním proudu čistícího roztoku nebo krátkodobým přerušováním cirkulace, d) vyvařování, kdy je mechanický účinek dán pohybem čistící lázně, zejména při teplotách kolem bodu varu, ve srovnání s předešlými způsoby je tento mechanický účinek nejslabší.
Doba působení Účinek čistících a dezinfekčních lázní je přímo závislý na době, po kterou lázně působí. Delším působením lázně se dosahuje lepšího čistícího účinku. Z ekonomických důvodů je však žádoucí, aby čištění a dezinfekce probíhaly co nejrychleji. Optimální doby čištění se obecně dosáhne především správným výběrem čistícího prostředku, větší koncentrací a vyšší teplotou, zlepšením mechanického účinku apod.
3.5. Hodnocení čistoty povrchu pro odmaštění
V současné době je známo a používáno několik kontrolních způsobů pro stanovení stupně čistoty resp. zamaštění povrchů, jsou to např. váhová metoda, pomocí extrakce, využití fluorescenčního záření, zkouška galvanickým vylučováním niklu, měření izotopy apod. Základní nevýhodou většiny z těchto metod je jejich nepružnost a z valné většiny nemožnost využití v technické praxi přímo na odmašťovaném povrchu výrobku. Většina z nich se hodí pouze na laboratorní účely. Tam se při časově náročných operacích zkoumají vzory odebrané v provozu. Další nevýhodou většiny zkoušek je jejich nevěrohodnost u tvarově složitých výrobků. Dále metody nepřinášejí celkové poznatky o plošném rozložení nečistot na sledované ploše. (Kreibich, 1998)
21
3.5.1. Stanovení zamaštění kovových povrchů podle ČSN EN ISO 03 8241 Pro hodnocení čistoty kovového povrchu se používají tyto základní metody založené na zajišťování plošné hustoty zamaštění: A. metoda porušení souvislého vodního filmu B. postřiková metoda C. hmotnostní metoda Metoda A je orientační kvalitativní zkouška, která se používá k rychlému zjišťování zamaštění povrchu. Má význam provozní a doporučuje se jako předběžná zkouška před měřením ostatními metodami. Její citlivost je řádu 10-4 g.m-2. Metoda je založena na schopnosti čistého kovového povrchu zachovat na určitou dobu neporušený vodní film. Zamaštění povrchu se projeví snížením doby, za kterou dojde k jeho porušení. Srovnávací hodnotou je doba potřebná k porušení vodního filmu na čistém kovovém povrchu stejného tvaru a kvality. Měřený povrch se sleduje vizuelně.
Metoda B je určena pro kvalitativní nebo nepřímé kvantitativní měření zamaštění. Při kvantitativním měření se provádí kalibrace. Kvantitativní metoda je vhodná pro měření rovných nebo mírně zaoblených povrchů. U složitějších tvarů povrchu se doporučuje provádět pouze srovnávací kvalitativní měření. Rozsah použitelnosti metody je 10-4 až 1 g.m-2. Zamaštění kovového povrchu se stanoví tak, že na suchý měřený povrch se rozprášuje vodný roztok látky (nigrosinu), snižující povrchové napětí vody. Měří se doba od počátku postřiku až do vytvoření souvislého vodního filmu. Tato doba je závislá na druhu zamaštění a je úměrná plošné koncentraci látek, zbůsobujících zamaštění. Pro kvantitativní stanovení zamaštění kovového povrchu se postřiková metoda kalibruje. Kalibrace se musí provést individuálně pro každý druh zamaštění a kvalitu kovového povrchu. Měří se doby postřiku, potřebné pro vytvoření souvislého vodního filmu na čistě kovovém povrchu a površích se známou plošnou koncentrací zamaštění.
U metody A a B se měřený povrch porovnává s čistým kovovým povrchem stejné kvality a tvaru. Metoda C slouží pro přímé kvantitativní stanovení hrubšího zamaštění od 0,1g.m-2. 22
Podstata metody Plošná hustota zamaštění kovového povrchu se stanoví měřením úbytku hmotnosti po odstranění mastnot z kovového povrchu odmaštěním v daném odmašťovacím přípravku. Postup měření Předmět, u něhož se stanovuje plošná hustota zamaštění povrchu, se zváží s přesností na 0,1mg. Měřením nebo výpočtem se zjistí celková plocha povrchu předmětu v dm2. Povrch předmětu se odmastí ponořením do organického rozpouštědla, které musí dokonale rozpouštět mastnotu, kterou je znečištěn. Poměr objemu rozpouštědla v litrech k ploše povrchu předmětu v dm2 musí být minimálně 1:1. Pro každý měřený povrch se vždy musí použít čisté rozpouštědlo. Odmaštěný předmět se po odmaštění a vysušení znovu zváží. Druhý způsob je, že se z roztoku mastnoty odpaří organické rozpouštědlo a vážením zbytku se stanoví množství mastnoty v roztoku.
Vyhodnocení Z rozdílu hmotností před odmaštěním a po odmaštění plochy předmětu se vypočítá plošná hustota zamaštění, udávaná v g.m-2.
Počet vzorků, jejich velikost a způsob odběru, popř. počet stanovení, je nutno určit dohodou. Pro každé stanovení u každé zkušební metody je zapotřebí nejméně tři vzorky. Jako výsledná hodnota zamaštění se uvede aritmetický průměr všech stanovení.
3.6. Metody hodnocení účinnosti odmašťovacích přípravků Zkoušky odmašťovacích přípravků se provádějí pro různé kovové povrchy, které se nejčastěji vyskytují v technické praxi, např. Fe, Zn, Al apod., pro různé druhy mastnot jako např. minerální oleje, rostlinné a živočišné tuky, emulze apod., za určitých standardních podmínek a při optimalizaci proměnných. Mezi standardní podmínky řadíme: -
velikost vzorků
-
průměrné zamaštění
-
vybavení laboratoře pro odmašťování 23
Mezi proměnné řadíme: -
koncentrace roztoku
-
teplota roztoku
-
čas odmašťování
-
oplach
Velikost vzorků musí být dostatečná, zejména pro stanovení tzv. zbytkového zamaštění. Na základě zkušeností získaných laboratorním výzkumem, byla zvolena jako vhodná velikost vzorků 100 x 65 x 0,6 mm, což nám dává plochu 1,3 dm2. Průměrné zamaštění je dáno následujícím technologickým postupem: - dokonale odmaštěný a zvážený vzorek se ponoří do oleje na dobu 1 min., při teplotě 20°C, aby došlo k dokonalému pokrytí vzorku mastnotou. Po vyjmutí se nechá vzorek odkapat po dobu 24 hodin v laboratorním prostředí. Na třech vzorcích se stanový průměrné zamaštění v g.m-2. K vybavení laboratoře pro odmašťování patří: -
odmašťovací zkušební nádoba o objemu 3 dm3 s míchadlem
-
stopky
-
laboratorní váhy měřící s přesností 0,001 g
Stanovení koncentrace roztoku Při vyšetřování závislosti účinnosti odmašťovacího prostředku na koncentraci roztoku jsou zkoušeny jednotlivé přípravky postupně s klesající koncentrací až do dosažení nevyhovujícího výsledku podle metodiky porušení souvislého vodního filmu. Ta koncentrace, při níž se dosáhne právě ještě vyhovujícího výsledku, je nazývána mezní koncentrací. Pracovní koncentrace se obvykle volí vyšší, než je koncentrace mezní. Poměrové koncentrace se uvádějí ve tvaru Vp:Vc, kde Vp je objem odmašťovacího přípravku a Vc je objem připravovaného roztoku. Výsledek zkoušky je vztažen vždy k určité koncentraci, ze které se následně počítá ekonomika provozu.
Stanovení teploty roztoku Přípravky jsou zkoušeny podle doporučení výrobce a požadavků odběratele při teplotě 20°C a při teplotě 50°C, příp. vyšší. Konečné rozhodnutí je většinou součástí ekonomické rozvahy pro dané konkrétní podmínky. Obecně je uváděno výrobci, že zvýšením teploty odmašťovacího roztoku roste i odmašťovací účinnost. 24
Stanovení doby odmašťování Doba odmašťování byla při optimalizaci proměnných volena v dimenzích běžně používaných časů pro odmašťování. Z uvedeného intervalu 5 – 30 minut byla pro laboratorní testy zvolena spodní hranice intervalu, tj. doba 5 minut.
Pro hodnocení odmašťovacích schopností odmašťovacího přípravku je možné použít dvou základních postupů. -
metodu porušení souvislého vodního filmu
-
metodu hmotnostní
Obě tyto metody vychází z dosud používané normy ČSN EN ISO 03 8241.
Metoda porušení souvislého vodního filmu Metoda založena na schopnosti čistého kovového povrchu zachovat na určitou dobu neporušený vodní film. Zamaštění povrchu se projeví snížením doby, za kterou dojde k porušení souvislého vodního filmu. U této metody se sleduje a porovnává doba porušení souvislého vodního filmu na povrchu u vzorku odmaštěného ve sledovaném odmašťovacím prostředku a u vzorku tzv. dokonale čistého. Dokonale čistý vzorek se získá následujícím postupem: a) předběžně odmastí v organickém rozpouštědle (trichlorethylenu – ČSN 66 1135, čistém benzínu – ČSN 65 6542), b) očistí kaší vídeňského vápna (vodní suspenze 1 + 1 hmotnostně), c) opláchne studenou vodou (ČSN 83 0771), d) dvakrát očistí a opláchne podle bodu b, a c, e) ponoří na jednu až dvě sekundy do 1% roztoku HCl, f) opláchne destilovanou vodou, g) osuší teplým vzduchem.
Měří se při teplotě 20 ± 5°C, kovový povrch nesmí být umístěn v blízkosti tepelných zdrojů a musí být chráněn před prachem. Oba vzorky se ponoří do destilované vody, vyjmou a postaví pod úhlem 45°, přičemž se vodního filmu nesmí nic dotknout. Měřený povrch se vizuálně sleduje a měří se doba od vyjmutí vzorku do porušení vodního filmu. Nehodnotí se plocha 10 mm od kraje vzorku. Neliší-li se doba u obou vzorků o více než 10%, nebo je-li doba porušení souvislého vodního filmu delší než 1 minuta, považuje se 25
povrch za nezamaštěný a účinnost odmašťovacího prostředku za dobrou. Tato metoda je ale zkouškou pouze orientační.
Metoda hmotnostní Tato metoda je kvantitativní a účinnost odmašťovacího přípravku je úměrná tzv. zbytkovému zamaštění vzorků. Zbytkové zamaštění je dáno rozdílem hmotností vzorku ideálně čistého podle ČSN 03 8215 a hmotností vzorku odmaštěného sledovaným odmašťovacím přípravkem. Postup zkoušky: -
vzorek se odmastí podle ČSN 03 8215 a stanoví se jeho hmotnost m3 [g]
-
vzorek se zamastí standardním způsobem a stanoví se jeho hmotnost m1 [g] a plošné zamaštění [g.m-2]
-
vzorek se odmastí za výše uvedených standardních podmínek a při optimalizaci proměnných ve sledovaném odmašťovacím přípravku a stanoví se jeho hmotnost m2 [g]
Zbytkové zamaštění je potom dáno vztahem: zz = m2 – m3 Čím menší je zbytkové zamaštění, tím je účinnost odmašťovacího přípravku vyšší.
K doplnění údajů o účinnosti odmašťovacích prostředků lze využít také: -
zkoušku přilnavosti vodou ředitelných nátěrových hmot
-
hodnocení pasivačních vlastností odmašťovacího přípravku
-
hodnocení životnosti lázně
Zkouška přilnavosti vodou ředitelných nátěrových hmot Jedná se o praktickou zkoušku, která svým principem odpovídá zkoušce porušení souvislého vodního filmu. Vzorek odmaštěný ve sledovaném odmašťovacím prostředku se ponoří do vodou ředitelné nátěrové hmoty za účelem vytvoření organického povlaku. Přilne-li nátěrová hmota na celý povrch, je vzorek dobře odmaštěn a po zaschnutí následuje mřížková zkouška přilnavosti nátěrové hmoty podle ČSN EN ISO 2409.
26
4. TECHNOLOGIE ODMAŠŤOVÁNÍ STROJÍCH SOUČÁSTÍ VE STROJÍRENSKÝCH PROVOZECH Tlak na výrazné omezení požití chlorovaných uhlovodíků v technologiích odmašťování strojních součástí vyvolal postupný přechod na alternativní technologie s nižší ekologickou zátěží. Přitom musí být zvažovány tato základní hlediska: a) emise škodlivin do vody b) emise škodlivin do ovzduší c) likvidace odpadů d) spotřeba energií. Hledání a řešení alternativních způsobů odmašťování, vhodných přípravků a zařízení při nahrazování chlorovaných uhlovodíků, zejména trichlorethylenu a perchlorethylenu, je možné rozčlenit do těchto základních oblastí: -
zařízení pro aplikaci uhlovodíkových přípravků
-
zařízení pro aplikaci alkalických přípravků
-
zařízení pro aplikaci tenzorových přípravků
Technologické řešení pracoviště je závislé na: -
použitém odmašťovacím přípravku
-
druhu a stupni znečištění odmašťovaných součástí
-
požadavcích na úroveň odmaštění součásti
-
požadavcích na likvidaci odpadů
Jednotlivý výrobci technologických zařízení pro odmašťování se specializují na určitou skupinu odmašťovacích přípravků, přičemž lze tyto technologie použít za určitých okolností např. přidáním dalšího zařízení i pro jinou skupinu přípravků. Výhody a nevýhody jednotlivých přípravků a tedy i technologií odmašťování jsou přibližně vyvážené a proto se někdy ve výrobních a opravárenských provozech nacházejí vedle sebe. Některé nevýhody lze vhodným technologickým opatřením, např. oplachem po odmašťování, potlačit nebo úplně eliminovat. Při rozhodování o volbě technologie je nutné vycházet z toho, o jaký druh zamaštění se jedná, zda je
to odmaštění před galvanizací, nanášení nátěrových hmot či
mezioperační čištění, dále potom posoudit druh odmašťovaného materiálu, stupeň a 27
druh jeho zamaštění a zohlednit také korozní odolnost povrchu materiálu. Je nutné si také uvědomit návaznost na likvidaci odpadních vod a druh regeneračního zařízení. Poté by měly následovat zkoušky a vyhodnocení výsledků konkrétního odmašťovacího přípravku a navržení vlastní technologie. Měl by být také zpracován způsob a metodika měření čistoty povrchu.
Jaké jsou možnosti zvolených technologií: 1. odmaštění + sušení 2. odmaštění + oplach +sušení 3. odmaštění + oplach + pasivace + sušení 4. odmaštění + oplach + fosfátování + oplach + sušení 5. odmaštění + oplach + moření + oplach + fosfátování + oplach + sušení
4.1.
Zařízení pro aplikaci uhlovodíkových přípravků
Zaměříme-li se na možná řešení technologických procesů odmašťování přípravky na bázi uhlovodíků a v roztocích tenzorových přípravků, tedy v oblastech, ve kterých došlo v posledním období k největšímu rozvoji, skládá se technologický postup odmašťování z těchto základních operací: -
odmašťování (ponorem, postřikem, za studena, za vyšších teplot)
-
oplachování
-
sušení
Pracoviště pro ekologické odmašťování a čištění se sestává z těchto jednotek: -
odmašťovací stroj se separační a filtrační jednotkou
-
oplachová sekce (pokud není oplach součástí odmašťovacího stroje)
-
sušící zařízení
-
soustava pro recyklaci oplachové vody (filtrační a ultrafiltrační jednotka)
-
transparentní zařízení
28
Sušící stroj
Odmašťovací stroj Odmašťování
Oplach
Filtrace
Filtrace TECHNOLOGIE
Separace
UF K
P
ODPADY
Spalovna
UF – ultrafiltrační jednotka K – koncentrát P – permeát
Obr. č. 1.: Schéma pracoviště ekologického odmašťování součástí (Chrást, 1997)
Odmašťovací stroj (pro odmaštění i oplach) může být: -
ponorový vanový stroj
-
postřikový komorový stroj (odmaštění hromadně postřikem v koších)
-
postřikový taktový stroj
-
průjezdný postřikový stroj
-
bubnový odmašťovací stroj
Sušící zařízení může být tvořeno komorovým sušícím zařízením horkovzdušným způsobem s nucenou cirkulací vzduchu a automatickou regulací teploty a koncentrace uhlovodíků. Sušení se může provádět v koších hromadně.
Odmašťovací a sušící jednotka může být umístěna podle konkrétních potřeb a požadavků provozu a vzájemně mohou být propojeny transportním zařízením, např. válečkovým dopravníkem. Pracoviště bývá dále doplněno 29
separační a filtrační
jednotkou na recyklaci odmašťovacího přípravku a ultrafiltrační jednotou na recyklaci Polachové vody. Technologický postup odmašťování se skládá z těchto operací: -
odmašťování (max. teplota 60°C)
-
oplachování (max. teplota 60°C)
-
sušení (max.teplota 180°C)
Oplachová voda je průběžně nebo v pracovních přestávkách čištěna ultrafiltrací, doplňuje se pouze úbytek vody. Odmašťovací přípravek po nasycení tuky se po separaci, tj. oddělení tuhých částí, vody a přípravku likviduje spalováním.
4.2.
Zařízení pro aplikaci alkalických přípravků
Zařízení pro odmašťování v alkalických přípravcích jsou poměrně rozšířená, většinou však staršího původu. Technologická zařízení pro odmašťování v alkalických odmašťovacích přípravcích stále vyrábí a dodává výrobce Kovofiniš, Ledeč nad Sázavou.
Mezi zařízení určená pro odmašťování ve vodných alkalických přípravcích řadíme: -
mezioperační pračku
-
jednokomorový odmašťovací stroj
-
vanový odmašťovací stroj
-
průjezdný postřikový stroj
-
ponorný oplachový stroj
-
ultrafiltrační zařízení
-
univerzální odolejovací flotační jednotka
Uvedené odmašťovací stroje pracují při teplotách 60 – 95°C, jsou vytápěny párou nebo elektricky. Stavebnicově mohou být doplňovány Polachové sekce. Odmašťování se uskutečňuje ponorem nebo postřikem tryskami s kývavým pohybem, cyklus může být poloautomatický nebo plně automatizovaný.
30
4.3. Zařízení pro aplikaci tenzidových přípravků Zařízení pro aplikaci tenzorových přípravků se může sestavovat z těchto operací: -
odmašťování odmašťovacím komorovým strojem, kde jsou součásti založeny v koších, drobné součásti se v koších otáčejí, odmašťovací přípravek je aplikován postřikem
-
oplach je proveden vodou s obsahem pasivačního přípravku
-
lázeň je kontinuálně regenerována ultrafiltrací, přičemž ultrafiltrační jednotka je součástí zařízení
-
sušení
Odmašťovací stroj
Sušící stroj
Odmašťování
Oplach
Filtrace
Filtrace
Odlučovač oleje Ultrafiltrace OP
Odlučovač oleje Olej
TECHNOLOGIE
Voda
Oleje
ODPADY
Spalovna
OP – odmašťovací prostředek Obr. č. 2.: Schéma řešení pracoviště ekologického odmašťování součástí v tenzidových přípravcích (Chrást, 1997)
31
Technologický postup odmašťování se skládá z těchto operací: -
odmašťování (max. teplota 60°C, postřik 0,35 MPa)
-
oplachování (max. teplota 70°C, tlak Polachové vody 0,60MPa)
-
sušení (max. teplota 180°C)
Vzhledem k použití ultrafiltrace je možné roztok vypustit přímo do kanalizace. Je možno ale také využití neutralizační stanice. Olej a tuhé nečistoty se spalují. Oplachová voda s pasivačním přípravkem se nečistí a mění se současně s odmašťovacím přípravkem po asi 14 dnech provozu. Tato oplachová voda je vypuštěna přes neutralizační stanici. Příkladem použití takového technologického zařízení je např. dodavatel TAUSS, Třebíč, který pro jednotlivé provozy, podle požadavků uživatele je schopen dodat široký sortiment technologických zařízení. Na místo komorových strojů je možné využít také např. ponorného zařízení nebo průběžné tunelové odmašťovací linky. 4.4.
Mycí stoly
Použití mycích stolů je velice široké a zahrnuje čištění dílů od olejů, tuků, vazelín a nečistot až po případné odmašťování součástek před další povrchovou úpravou. Velkou předností těchto stolů je jejich uzavřený oběh mycí kapaliny. Mycí kapalina se neředí vodou, odmašťování se děje za studena a jde o bezoplachové mytí. Provozovateli nevzniká žádný problém s odpadními vodami. Životnost náplně se pohybuje v závislosti na míře znečištění omývaných dílů a intenzitě mytí při denním používání. Po ukončení životnosti náplně je vrácena zpět dodavateli ke zneškodnění nebo dalšímu zpracování. V současné době, kdy se stále více dostává do popředí nutnost ochrany životního prostředí intenzivně zatěžovaného lidskou činností, je na řadě pracovišť, od velkých průmyslových provozů až po drobné podnikatele, možné pomocí mycího stolu nejen ekonomicky, ale i ekologicky provádět mytí, češtění a odmašťování dílů. Neopomenutelnou výhodou je skutečnost, že umístění stolu do provozu je možné získat bez stavebních úprav odmašťovací pracoviště, splňující současné normy a předpisy. 4.5. Odmašťování pomocí ultrazvuku Zavedením ultrazvuku do čistícího procesu se čištění podstatně zkracuje a vlastní odmašťování je dokonalejší. Další výhodou je, že při vhodné úpravě běžných zařízení, popř. při zařazení čističek do linek, lze proces zcela automatizovat. Před navržením a 32
zavedením ultrazvukového čištění do provozu je třeba si uvědomit, že tato metoda sice umožňuje dosáhnout nejkvalitnějšího a nejintenzivnějšího čištění, ale je také ze všech způsobů nejnákladnější, zejména pokud se týče investic. Měla by se proto zavádět jen tehdy, když je bezpečně zjištěno, že se požadované čistoty kovového povrchu nedosáhne běžnými způsoby, jako je odmašťování v lázních za horka ponorem nebo postřikem, elektrolytické odmašťování nebo kombinace těchto způsobů. Ultrazvukové čistící zařízení pracují v pásmu frekvencí 20 kHz až 10 MHz, které jsou pro lidské ucho neslyšitelné. Ultrazvuková energie se získává přeměnou jiných druhů energie na mechanické kmity. Čištění silně profilovaných dílů s hloubkovými průduchy a prohlubněmi bývá v některých případech velmi obtížné a je prakticky vyloučeno dosáhnout dokonalého vyčištění za přijatelnou dobu, jestliže jsou průduchy a prohlubně znečištěny zbytky brusných a leštících past. Ultrazvuk totiž může působit pouze frontálně na velmi malou plochu. Na ultrazvukové čištění má příznivý účinek nucený pohyb čištěných předmětů, neboť za pohybu se snadněji a rychleji odplavuje uvolněná nečistota, zejména z dutin. 4.6.
Elektrolytické odmašťování
Účelem elektrolytického odmaštění je odstranit zbylý, většinou až monomolekulární mastný film a dosáhnout tak dokonale skučivého aktivovaného povrchu. Základní princip je jednoduchý. Čištěné zboží se zapojí v alkalickém roztoku jako katoda a použije se co největšího stejnosměrného proudu. Vlivem elektrolýzy se na zboží vytvoří silně alkalická zóna o vysoké aktivitě a zároveň nastane silný vývin vodíku. Vodík vyvíjející se na povrchu je velmi reaktivní a redukuje tenké vrstvy kovových oxidů a sulfidů apod. Při tom odtrhují bublinky vyvíjejícího se vodíku současně filmy ulpělé na povrchu a podporují působení silně alkalického prostředí. Jako elektrolyt se používá hydroxidu sodného popř. uhličitanu sodného. Elektrolytické odmašťování spočívá především v mechanickém působení unikajících bublinek plynů na elektrodě. Protože plyny unikají na obou elektrodách, může vlastně dojít k vyčištění předmětů jak při katodickém, tak při anodickém zapojení. Každý z těchto způsobů má však své výhody i nevýhody, které je nutno zvážit.
33
5. METODIKA HODNOCENÍ ODMAŠŤOVACÍCH PŘÍPRAVKŮ Hodnoceny byly tyto vlastnosti: -
účinnost odmašťovacího přípravku
-
přilnavost nátěrů
Účinnost odmašťovacího přípravku Podmínky zkoušky: Hodnocení odmašťovacích přípravků proběhlo za těchto podmínek: -
rozměry vzorku 100 x 65 x 0,6 mm, což dává plochu 1,3 dm2, materiál vzorku – plech ocelový tř. 11
-
zamaštění vzorku – odmaštěný a zvážený vzorek byl zamaštěn máčením v oleji PP 90 po dobu 1 min, při teplotě 20°C, po vyjmutí byl dán odkapat a oschnout na dobu 24 hodin v laboratorním prostředí
-
vážením vzorků bylo stanoveno průměrné zamaštění 13,692 g.m-2
-
odmašťovací přípravek v koncentrované formě nebo ředěný vodou v poměru dle doporučení výrobce
-
teplota odmašťovací lázně dle doporučení výrobce
-
doba odmašťování, případně oplachu byla 5 minut, vzorky v pohybu
-
sušení proudem teplého vzduchu
Odmašťovací účinnost Oú [%] byla vypočtena ze vztahu:
Oú = 100 −
B.100 = [%] A
kde: A- hmotnost naneseného oleje v g.m-2 (průměrné zamaštění vzorku) A=
m1 − m3 = [ g .m − 2 ] S
B- hmotnost oleje po odmaštění v g.m-2 (zbytkové zamaštění vzorku) B=
m 2 − m3 = [ g .m − 2 ] S
34
tedy: m1 – hmotnost zamaštěného vzorku [g] m2 – hmotnost vzorku po odmaštění ve sledovaném přípravku [g] m3 – hmotnost vzorku po odmaštění v perchlorethylenu [g] S – plocha vzorku [m2]
Přilnavost nátěrů Přilnavost nátěru na odmaštěnou plochu byla hodnocena 6-ti bodovou stupnicí podle
ČSN ISO 2409, přičemž stupeň 0 znamená nejlepší přilnavost vodou ředitelného nátěru a stupeň 5 znamená nejhorší přilnavost vodou ředitelného nátěru. Vodou ředitelná barva V2045 byla nanášena máčením.
Klasifikace zkušebních výsledků dle ČSN EN ISO 2409: 0 – řezy jsou zcela hladké, žádný čtverec není poškozen 1 – nepatrné poškození v místech, kde se řezy kříží, poškozená plocha nesmí přesahovat 5% 2 – nátěr je nepatrně poškozen podél řezů a při jejich křížení, povrch mřížky smí být poškozen o více než 5% a méně než 15% celkové plochy 3 – nátěr je částečně poškozen v rozích řezů, podél řezných hran částečně nebo celý, na různých místech mřížky, poškození mřížky je větší než 15%, ale menší než 35% 4 – na nátěru jsou velké změny v rozích řezů a některé čtverce jsou částečně nebo zcela poškozeny, plocha mřížky je poškozena z více jak 35%, ale méně než z 65% 5 – změny, které jsou větší než u skupiny 4
35
6. HODNOCENÍ VYBRANÝCH ODMAŠŤOVACÍCH PŔÍPRAVKŮ 6.1. Hodnocení odmašťovacího vzorku AQUALON A 110 Charakteristika přípravku výrobcem AQUALON A 110 je ekologicky nezávadný, vodou ředitelný, nepěnivý alkalický
čistící a odmašťovací prostředek určený pro čištění všech povrchů znečištěných především ropnými látkami a oleji s mechanickými nečistotami vhodný pro aplikaci v pračkách a čistících systémech při teplotách 50-8O°C. AQUALON A 110 je vhodný na čištění strojů a zařízení, podlah, pracovních míst a stolů. Při nižší koncentraci je vhodný i na běžný úklid.
Použití přípravku AQUALON A 110 Prostředek AQUALON A 110 představuje novou generaci čistících prostředků, které účinně nahrazují klasické čistící prostředky na bázi chlorovaných uhlovodíků, benzínu nebo ropných odmašťovacích prostředků. Prostředek neobsahuje fosfáty, je netoxický, nehořlavý, biologicky snadno rozložitelný, obsahuje inhibitory koroze, které zabezpečují spolehlivou protikorozní ochranu, a to jak při vlastním čistícím procesu, tak i po zaschnutí na obrobku. AQUALON A 110 doporučujeme k odmašťování dílů z oceli i litiny v bubnových pračkách, čištění všech ploch kontaminovaných ropnými látkami všeho druhu, čištění všech ploch pomocí vysokotlaké WAP, čištění vysoce znečištěných povrchů(formy, matrice). Nanáší se stříkáním, rozetřením nebo ponorem, po několika minutách působení, v závislosti na míře znečištění materiálu(maximálně však 30 min.), oplach vodou. Používá se ředěný vodou, na 100 l lázně se používá koncentrace 5-15 l, při teplotě 60-80°C, expozice 3-6 min při aplikaci ponorem.
Zvolený postup zkoušky: -
odmašťování v 3 l nádobě s míchacím zařízením
-
oplach vodou o teplotě 40°C
-
sušení
36
6.1.1 Vyhodnocení odmašťovací účinnosti přípravku AQUALON A 110 Tab. č. 6. 1.: AQUALON A 110, neředěný, teplota lázně 20°C, bez oplachu
číslo vzorku 1.6 2.6 3.6
m2 [g]
90,857
m3 [g] 30,218 29,983 30,338 90,539
m2-m3 [g]
0,106
B [g.m-2] x x x 8,154
Oú [%] x x x 40,17
Tab. č. 6. 2.: AQUALON A 110, koncentrace 1,5:10, teplota lázně 50°C, ruční ponor, bez oplachu,
číslo vzorku 1.4 3.4 5.2
m2 [g]
90,771
m3 [g] 30,320 30,090 30,331 90,741
m2-m3 [g]
0,01
B [g.m-2] x x x 0,769
Oú [%] x x x 94,36
Tab. č. 6. 3.: AQUALON A 110, koncentrace 1,5:10, teplota lázně 50°C, ponor v míchacím přípravku, oplach v H2O o teplotě 40°C
číslo vzorku 4.2 4.3 5.5 5.6
m2 [g]
120,478
m3 [g] 30,241 29,825 30,237 30,174 120,477
m2-m3 [g]
0,00025
B [g.m-2] x x x x 0,019
Oú [%] x x x x 99,86
Tab. č. 6. 4.: AQUALON A 110, koncentrace 0,5:10, teplota lázně 50°C, ponor v míchacím zařízením, oplach v H2O o teplotě 40°C
číslo vzorku 4.6 3.2 3.3 3.5
m2 [g]
120,848
m3 [g] 30,292 30,136 30,211 30,148 120,787
m2-m3 [g]
0,0153
37
B [g.m-2] x x x x 1,173
Oú [%] x x x x 91,39
Tab. č. 6. 5.: AQUALON A 110, koncentrace 0,1:10, teplota lázně 60°C, ponor v míchacím zařízení, oplach v H2O o teplotě 40°C
číslo vzorku 4.5 5.3 5.4 4.4
m2 [g]
120,778
m2-m3 [g]
m3 [g] 30,292 30,015 30,307 30,152 120,766
0,003
B [g.m-2] x x x x 0,230
Oú [%] x x x x 98,31
6.1.2. Závěr k odmašťovacímu přípravku AQUALON A 110
Na základě zjištěných výsledků je možné konstatovat, že přípravek AQUALON A 110 dosáhl nejvyšší účinnosti 99,86% při koncentraci 1,5:10, teplotě lázně 50°C, s oplachem ve vodě o teplotě 40°C, naopak nejnižší účinnosti 40,17% neředěný, teplota lázně 20°C, bez oplachu. Tato nízká účinnost v Tab. č. 6.1 byla docílena nesprávnou metodou odmašťování(zvolena nízká teplota lázně). Odmašťovací přípravek má velmi dobrou odmašťovací schopnost při zvýšených teplotách a koncentracích 1,5:10 a 0,1:10. Při míchání roztoku a odmašťování přípravek nepěnil, lze jej proto doporučit pro technologie odmašťování strojních součástí.
6.2. Hodnocení odmašťovacího přípravku TRICLEAN V 56
Charakteristika přípravku výrobcem TRICLEAN V 56 představuje progresivní ekologický odmašťovací a nekonzervační prostředek, primárně vyvinutý pro ARMÁDU ČR, určený pro širokoplošné praní dílů a dekonzervaci zbraní, obrobků, součástí a hotových celků od konzervačních, řezných, mazacích, chladících, hydraulických a převodových olejů, pro dekonzervaci vosků, provozních maziv-vazelín a tixotropních maziv. Tento prostředek je plně syntetický vysoce výkonný uhlovodík bez obsahu benzenu, aromátů, síry a chlóru, který je plně kompatibilní se všemi typy ropných a rostlinných olejů, s aditivními přísadami, které tyto oleje obsahují, a které tento uhlovodík progresivně a účinně rozpouští.TRICLEAN V 56 rozpouští nečistoty s obsahem karbonu ze střelného prachu, s otěrem Cu, Zn a teflonu. Není toxický, nezapáchá a nedráždí pokožku. Nepůsobí destruktivně na většinu používaných plastických prvků a těsnění. Svým chemickým složením je plně v souladu 38
s montrealským protokolem o zákazu prostředků rozkládajících a eliminujících obsah ozonu ve stratosféře.
Použití přípravku TRICLEAN V 56 TRICLEAN V 56 je určen pro ruční i strojové aplikace za studena nebo při teplotě prací lázně do max. 40°C. Je možné použít pro ruční praní ponorem, štětcem nebo při strojním praní do max. teploty média 40°C, neboť se jedná o hořlavou kapalinu 3. třídy nebezpečnosti. Při strojním praní doporučujeme mechanický pohyb kapaliny v ponoru, sprchování dílů nebo nízkotlaké sprayování nebo nízkotlaký postřik. Kapalina zároveň odstraňuje z povrchu jemný kovový prach, třísky, okuje, nebo piliny, brusné kaly nebo zbytky lapovacích past s abrazivem. TRICLEAN V 56 se především uplatňuje jako náhrada chlorovaných uhlovodíků a benzínu pro provozní čištění, praní a dekonzervaci a nahrazuje tak toxická nepolární rozpouštědla s obsahem aromátů. Nejčastěji se používá k odmašťování a odstraňování mastných olejových nečistot = konzervační a řezné oleje = rostlinné oleje = karbon = provozní maziva = vazelíny = pasty = vosky = olejové disperze, k provoznímu čištění hlavní zbraní a jejich součástí od karbanických úsad, k provoznímu i individuálnímu praní součástí a dílů po obrábění, k dekonzervaci a repasi, k náplním ekologických mycích stolů, k ředění jako náhrada nepolárních aromatických rozpouštědel (benzin, toluen, xylen, truchlot, perchlor), jako náplň do ultrazvukových praček všeho druhu. Zvolený postup zkoušky: -
odmašťování v 3 l nádobě s míchacím zařízením
-
oplach vodou o teplotě 40°C
-
sušení
6.2.1. Vyhodnocení odmašťovací účinnosti přípravku TRICLEAN V 56 Tab. č. 6. 6.: TRICLEAN V 56, neředěný, teplota lázně 20°C, ponor v míchacím zařízení, oplach H2O o teplotě 40°C
číslo vzorku 4.6 5.3 5.4 3.5
m2 [g]
120,754
m3 [g] 30,292 30,015 30,307 30,148 120,762
m2-m3 [g]
0,0005 39
B [g.m-2] x x x x 0,0385
Oú [%] x x x x 99,71
Tab. č. 6. 7.: TRICLEAN V 56, neředěný, teplota lázně 35°C, ponor v míchacím zařízení, oplach H2O o teplotě 40°C
číslo vzorku 5.6 4.3 4.2 5.5
m2 [g]
120,480
m3 [g] 30,174 29,825 30,241 30,237 120,477
m2-m3 [g]
0,00075
B [g.m-2] x x x x 0,058
Oú [%] x x x x 99,57
Tab. č. 6. 8.: TRICLEAN V 56, neředěný, teplota lázně 20°C, odmašťování pomocí štětce, oplach H2O o teplotě 40°C
číslo vzorku 1.5 2.2 2.3 6.5
m2 [g]
120,285
m3 [g] 29,723 30,282 30,329 29,950 120,284
m2-m3 [g]
0,00025
B [g.m-2] x x x x 0,019
Oú [%] x x x x 99,86
Tab. č. 6. 9.: TRICLEAN V 56, neředěný, teplota lázně 35°C, odmašťování pomocí štětce, oplach H2O o teplote 40°C
číslo vzorku 6.3 4.2 1.5 3.6
m2 [g]
120,524
m3 [g] 30,222 30,241 29,723 30,338 120,524
m2-m3 [g]
0
B [g.m-2] x x x x 0
Oú [%] x x x x 100
6.2.2. Závěr k odmašťovacímu přípravku TRICLEAN V 56 Na základě zjištěných výsledků je možné konstatovat, že přípravek TRICLEAN V 56 dosahoval velmi vysokých účinností z toho nejvyšší možná 100% neředěný, při teplotě lázně 35°C, odmašťováním pomocí štětce, s oplachem ve vodě o teplotě 40°C, naopak nejnižší účinnosti 99,57% neředěný, odmašťovaný v míchacím přípravku, při teplotě lázně 35°C, s oplachem ve vodě o teplotě 40°C.. Odmašťovací přípravek má velmi vysokou odmašťovací schopnost při zvýšených teplotách a odmašťování pomocí štětce. Při míchání roztoku a odmašťování přípravek nepěnil, lze jej proto doporučit pro technologie odmašťování strojních součástí. 40
6.3. Hodnocení odmašťovacího přípravku TRIDIOXOLAN Charakteristika přípravku výrobcem TRIDIOXOLAN je syntetický rozpouštědlový uhlovodík, s rozpětím destilační zkoušky začátek a konec varu při teplotě 74 – 75°C. TRIDIOXOLAN je průhledná bezbarvá kapalina bez obsahu vody a mechanických nečistot s charakteristickým éterickým zápachem bez obsahu toxických nebo zdraví škodlivých látek. Je určen jako náhrada cyklických uhlovodíků s obsahem aromátů, především technických benzínů. Je ho možné používat také v naředění s vodou jakou rozpouštědlo do vodných disperzí nebo suspenzí. Je částečně mísitelný s vodou do 323 g/l.
Použití přípravku TRIDIOXOLAN TRIDIOXOLAN se doporučuje k: -
ředění barev, lepidel, vosků a past
-
mytí, čištění a praní součástek a dílů od ropných látek všech druhu
-
ředění disperzí, suspenzí, emulgovaných olejů a vosků
-
jako rozpouštědlo dle specifikace výrobce příslušného produktu
-
použití v gumárenském průmyslu
Zvolený postup zkoušky: -
odmašťování v 3 l nádobě s míchacím zařízením
-
oplach vodou o teplotě 40°C
-
sušení
6.3.1. Vyhodnocení odmašťovací účinnosti přípravku TRIDIOXOLAN Tab. č. 6. 10.: TRIDIOXOLAN, neředěný, teplota lázně 20°C, ponor v míchacím zařízení, oplach H2O o teplotě 40°C
číslo vzorku 1.3 1.2 2.4 2.5
m2 [g]
120,584
m3 [g] 30,256 29,921 30,313 30,092 120,582
m2-m3 [g]
0,0005
41
B [g.m-2] x x x x 0,038
Oú [%] x x x x 99,72
Tab. č. 6. 11.: TRIDIOXOLAN, neředěný, teplota lázně 20°C, odmašťování pomocí štětce, oplach H2O o teplotě 40°C
číslo vzorku 5.2 6.2 3.4 6.4
m2 [g]
121,000
m3 [g] 30,331 30,367 30,090 30,211 120,999
m2-m3 [g]
B [g.m-2] x x x x 0,019
0,00025
Oú [%] x x x x 99,86
Tab. č. 6. 12.: TRIDIOXOLAN, neředěný, teplota lázně 40°C, ponor v míchacím zařízení, oplach H2O o teplotě 40°C
číslo vzorku 1.6 3.6 1.4 2.6
m2 [g]
120,863
m3 [g] 30,218 30,338 30,320 29,983 120,859
m2-m3 [g]
B [g.m-2] x x x x 0,076
0,001
Oú [%] x x x x 99,44
Tab. č. 6. 13.: TRIDIOXOLAN, neředěný, teplota lázně 40°C, odmašťování pomocí štětce, oplach H2O o teplotě 40°C
číslo vzorku 4.4 4.5 3.2 3.3
m2 [g]
120,704
m3 [g] 30,152 30,205 30,136 30,211 120,704
m2-m3 [g]
B [g.m-2] x x x x 0
0
Oú [%] x x x x 100
6.3.2. Závěr k odmašťovacímu přípravku TRIDIOXOLAN Na
základě
zjištěných
výsledků
je
možné
konstatovat,
že
přípravek
TRIDIOXOLAN dosahoval velmi vysokých účinností z toho nejvyšší možná 100% neředěný, při teplotě lázně 40°C, odmašťováním pomocí štětce, s oplachem ve vodě o teplotě 40°C, naopak nejnižší účinnosti 99,57% neředěný, odmašťovaný v míchacím přípravku, při teplotě lázně 40°C, s oplachem ve vodě o teplotě 40°C.. Odmašťovací přípravek má velmi vysokou odmašťovací schopnost při zvýšených teplotách a odmašťování pomocí štětce. Při míchání roztoku a odmašťování přípravek nepěnil, lze jej proto doporučit pro technologie odmašťování strojních součástí. 42
6.4. Hodnocení odmašťovacího přípravku AQUACLEAN A125 Charakteristika přípravku výrobcem Univerzální, vysoce účinný, alkalické reakce, koncentrovaný čistící prostředek určený pro mytí kovových i lakovaných povrchů. Je vhodnou náplní do průmyslových myček, velmi dobře rozpouští špínu, mastnoty a ropné produkty. Spolehlivě odstraní mastnotu, konzervační a emulgační oleje před povrchovou úpravou materiálu. AQUACLEAN A 125 je ředitelný vodou na roztok alkalické reakce (pH 12). Ředění závisí na charakteru odstraňované nečistoty a technologie odmašťování. Vlastnosti přípravku -
neobsahuje chlorovaná rozpouštědla, benzín ani fosfáty
-
vodou ředitelný, nehořlavý, netoxický, ekologický čistící prostředek
-
použitelný jako náhrada chlorovaných rozpouštědel a benzínu
-
roztok vysoce účinných biologicky odbouratelných tenzidů a anorganických solí
Doporučené ředění
-
skvrny a extrémní znečištění, silně zaolejované povrchy, motory ……1:2 až 1:10
-
na středně znečistěné povrchy, mastnoty podlahy, stroje zařízení…….1:10 až 1:50
-
na slabě znečistěné povrchy a běžné mytí……………………………..1:50 až 1:200
Na účinnost čištění má vliv především doba působení přípravku, cirkulace kapaliny, tlak a teplota vody (20-70°C), mechanický účinek kartáče neb strojního mytí. Přípravek se nanáší postřikem, nátěrem nebo ponorem. Nechá se působit 1-60 minut dle síly znečištění a důkladně se opláchne vodou.
Zvolený postup zkoušky: -
odmašťování v 3 l nádobě s míchacím zařízením
-
oplach vodou o teplotě 40°C
-
sušení
43
6.4.1. Vyhodnocení odmašťovací účinnosti přípravku AQUACLEAN A 125 Tab. č. 6. 14.: AQUACLEAN A125, koncentrace 1:10, teplota lázně 50°C, oplach v H2O o teplotě 40°C
číslo vzorku 2.6 1.2 4.3 2.5
m2 [g]
119,825
m2-m3 [g]
m3 [g] 29,983 29,921 29,825 30,092 119,821
0,001
B [g.m-2] x x x x 0,08
Oú [%] x x x x 99,49
Obr. č. 3.: Hodnocení přilanovsti AQUACLEAN A125, 1:10, 50°C, oplach v H2O o teplotě 40°C, přilnavost: stupeň č. 1 Tab. č. 6. 15.: AQUACLEAN A125, koncentrace 1:10, teplota lázně 50°C, bez oplachu
číslo vzorku 3.6 4.2 2.3 5.5
m2 [g]
121,153
m3 [g] 30,338 30,241 30,329 30,237 121,145
m2-m3 [g]
0,002
44
B [g.m-2] x x x x 0,15
Oú [%] x x x x 98,9
Obr. č. 4.: AQUACLEAN A125, koncentrace 1:10, teplota lázně 50°C, bez oplachu, přilnavost stupeň č. 3 Tab. č. 6. 16.: AQUACLEAN A125, koncentrace 1:5, teplota lázně 20°C, oplach v H2O o teplotě 40°C
číslo vzorku 4.3 2.5 6.2 6.3
m2 [g]
120,509
m3 [g] 29,825 30,092 30,367 30,222 120,504
m2-m3 [g]
0,00125
B [g.m-2] x x x x 0,096
Oú [%] x x x x 99,3
Obr. č. 5.: AQUACLEAN A125, koncentrace 1:5, teplota lázně 20°C, oplach v H2O o teplotě 40°C, přilnavost stupeň č. 2
45
Tab. č. 6. 17.: AQUACLEAN A125, koncentrace 1:5, teplota lázně 20°C, bez oplachu
číslo vzorku 1.6 2.2 6.3 4.5
m2 [g]
120,943
m3 [g] 30,218 30,282 30,222 30,205 120,927
m2-m3 [g]
0,004
B [g.m-2] x x x x 0,31
Oú [%] x x x x 97,75
Obr. č. 6.: AQUACLEAN A125, koncentrace 1:5, teplota lázně 20°C, bez oplachu, přilnavost stupeň č. 2
6.4.2. Závěr k odmašťovacímu přípravku AQUACLEAN A 125 Na základě výsledků je možné konstatovat, že u přípravku AQUACLEAN A125 byla prokázána nejnižší účinnost 97,75% při koncentraci 1:5, teplotě 20°C, bez oplachu a nejvyšší účinnost 99,49% při koncentraci 1:10, teplotě 50°C, s oplachem. Přilnavost přípravku lze hodnotit následovně: nejlepší přilnavost i bylo dosaženo u koncentrace 1:10, teplotě 50°C, oplach v H2O o teplotě 40°C. Odmašťovací přípravek má velmi dobrou odmašťovací schopnost při všech teplotách a koncentracích, které byly hodnoceny. Při míchání roztoku a odmašťování se vytváří na povrchu vrstva pěny, která se při intenzivním míchání zvětšuje. Odmašťovací lázeň se chová jako nestabilní emulze, což je výhodné. Čím je lepší účinnost odmašťování tím lepší je přilnavost. Přípravek v průběhu odmašťování pěnil, nedoporučuje se proto pro technologie odmašťování strojních součástí. 46
7. ZÁVĚR Cílem této diplomové práce bylo zhodnocení účinnosti vybraných odmašťovacích přípravků ve vztahu k přilnavosti nátěru, ověření metodiky hodnocení účinnosti odmašťovacích přípravků a zhodnocení možnosti aplikace testovaných odmašťovacích přípravků pro různé technologie odmašťování strojních součástí. V rámci diplomové práce jsem odzkoušel tři odmašťovací přípravky firmy TRIGA a to AQUALON A 110, TRICLEAN V 56, TRIDIOXOLAN a jeden odmašťovací přípravek od firmy Velvana a.s. Velvary a to AQUACLEAN A125. Z výsledků testů je patrno, že všechny odmašťovací přípravky dosahovaly velmi vysokých odmašťovacích účinností. U odmašťovacího přípravku AQUACLEAN byla také zkoušena přilnavost nátěrů a výsledky byli velice uspokojivé, nejlépe byl hodnoceny vzorek stupněm 1 a nejhůře to byl stupeň 3. U zbývajících přípravku nebyla hodnocena přilnavost. Z hlediska uživatelů jsou rozdílné požadavky na kvalitu odmaštění. Nejvyšší kvalita je vyžadována před galvanickými povrchovými úpravami a před nanášením vodouředitelných nátěrových hmot. Naopak nižší požadavky lze předpokládat při mezioperačním praní strojních součástí ve strojních provozech a zcela specifické požadavky na odmašťování mají opravárenské provozy. Nelze tedy jednoznačně doporučit jeden univerzální odmašťovací přípravek, který by vyhovoval ve všech případech. Náhrada účinných odmašťovacích přípravků na bázi chlorovaných uhlovodíků není jednoduchý problém. Na základě získaných zkušeností mohu doporučit před použitím přípravku nejprve jeho odzkoušení v konkrétním provozu. Neexistuje samozřejmě univerzální přípravek, který by odmašťoval všechny druhy olejů, plastických maziv, mazadel, konzervačních past a chladících emulzí. Různé druhy mastnot jsou založeny na rozdílné chemické bázi a odmašťování vyžaduje individuální přístup. Zavádění nových odmašťovacích přípravků nebývá proto jednoduchou záležitostí. Při jejich aplikaci je nutno postupovat s ohledem na konkrétní požadavky a provozní podmínky, aby bylo dosaženo požadované kvality odmašťování při co nejpříznivějších finančních nákladech.
47
9. OBECNÁ ČÁST 9.1 Přehled použité literatury
CHRÁST V., ŠČERBEJOVÁ M.: Technologie pro ekologické odmašťování součástí v opravárenství. Mezinárodní sympózium „Kvalita a spolehlivost strojov“, Nitra, 96,s.6. CHRÁST V., ŠČERBEJOVÁ M., ZOUHAR L.: Hodnocení účinnosti ekologických odmašťovacích přípravků používaných ve strojírenství a opravárenství. Sborník z odborného semináře Spolehlivost v technice 98 CHRÁST V., ŠČERBEJOVÁ M., ZOUHAR L.: Vliv zbytkového zamaštění kovových povrchů na přilnavost nátěrových hmot. Sborník ze 3. Mezinárodně vědeckého sympózia „Kvalita a spolehlivost strojov“, 98. CHRÁST V., ZOUHAR L.: Náhrada chlorovaných uhlovodíků v technologiích odmašťování a čištění strojních součástí. Sborník mezinárodního vědeckého sympózia „Perspektivy rozvoje zemědělské techniky“, MZLU Brno, 97, s. 32-35. KREIBICH V.: Efektivně a ekologicky v předúpravách povrchu. 12. seminář „Progresivní a netradiční technologie povrchových úprav“, sborník přednášek z VI. Mezinárodní výstava povrchových úprav Protech, Praha, 98, s. 45-48. KREIBICH V.: Progresivní a netradiční technologie povrchových úprav, 20. seminář, Celostátní setkání pracovníků povrchových úprav, 25 přednášek, Praha, 2003. MARČANOVÁ Z.: moderní alkalické odmašťovací prostředky a technologie. Sborník přednášek Progresivní a netradiční technologie povrchových úprav, Žárové zinkování,
ČVUT Praha, 95 s. 84-88. SOUKUP M.: Odmašťování v průmyslu a zemědělství, 84 ŠČERBEJOVÁ M., FIALA D.: Hodnocení účinnosti odmašťovadel. Seminář ekologické aspekty provozu zemědělské techniky a techniky na zpracování zemědělských produktů, Techagro, 96, s. 25-27. VODEHNAL M.: Problematika odmašťování v současnosti. Sborník přednášek progresivní a netradiční technologie povrchových úprav, ‚ČVUT Praha, 96, s. 49-52. ZOUHAR L., CHRÁST V.: Vliv pracovních podmínek na účinnost vodných tenzorových odmašťovacích přípravků. Zemědělská technika, článek je v tisku, 99.
48
POUŽITÉ NORMY:
ČSN EN ISO 2409 Nátěrové hmoty – Mřížková zkouška, 2007 ČSN EN ISO 03 8241 Stanovení zamaštění kovových povrchů, 2007 9.2. Seznam tabulek Tab. č. 6. 1.: AQUALON A 110, neředěný, teplota lázně 20°C, bez oplachu ............... 37 Tab. č. 6. 2.: AQUALON A 110, koncentrace 1,5:10, teplota lázně 50°C, ruční ponor, bez oplachu, .................................................................................................................... 37 Tab. č. 6. 3.: AQUALON A 110, koncentrace 1,5:10, teplota lázně 50°C, ponor v míchacím přípravku, oplach v H2O o teplotě 40°C ..................................................... 37 Tab. č. 6. 4.: AQUALON A 110, koncentrace 0,5:10, teplota lázně 50°C, ponor v míchacím zařízením, oplach v H2O o teplotě 40°C ..................................................... 37 Tab. č. 6. 5.: AQUALON A 110, koncentrace 0,1:10, teplota lázně 60°C, ponor v míchacím zařízení, opalch v H2O o teplotě 40°C ........................................................ 38 Tab. č. 6. 6.: TRICLEAN V 56, neředěný, teplota lázně 20°C, ponor v míchacím zařízení, oplach H2O o teplotě 40°C............................................................................... 39 Tab. č. 6. 7.: TRICLEAN V 56, neředěný, teplota lázně 35°C, ponor v míchacím zařízení, oplach H2O o teplotě 40°C............................................................................... 40 Tab. č. 6. 8.: TRICLEAN V 56, neředěný, teplota lázně 20°C, odmašťování pomocí štětce, oplach H2O o teplotě 40°C .................................................................................. 40 Tab. č. 6. 9.: TRICLEAN V 56, neředěný, teplota lázně 35°C, odmašťování pomocí štětce, oplach H2O o teplote 40°C .................................................................................. 40 Tab. č. 6. 10.: TRIDIOXOLAN, neředěný, teplota lázně 20°C, ponor v míchacím zařízení, oplach H2O o teplotě 40°C............................................................................... 41 Tab. č. 6. 11.: TRIDIOXOLAN, neředěný, teplota lázně 20°C, odmašťování pomocí štětce, oplach H2O o teplotě 40°C .................................................................................. 42 Tab. č. 6. 12.: TRIDIOXOLAN, neředěný, teplota lázně 40°C, ponor v míchacím zařízení, oplach H2O o teplotě 40°C............................................................................... 42 Tab. č. 6. 13.: TRIDIOXOLAN, neředěný, teplota lázně 40°C, odmašťování pomocí štětce, oplach H2O o teplotě 40°C .................................................................................. 42 Tab. č. 6. 14.: AQUACLEAN A125, koncentrace 1:10, teplota lázně 50°C, oplach v H2O o teplotě 40°C ...................................................................................................... 44 Tab. č. 6. 15.: AQUACLEAN A125, koncentrace 1:10, teplota lázně 50°C, bez oplachu ........................................................................................................................................ 44 Tab. č. 6. 16.: AQUACLEAN A125, koncentrace 1:5, teplota lázně 20°C, oplach v H2O o teplotě 40°C ................................................................................................................. 45 Tab. č. 6. 17.: AQUACLEAN A125, koncentrace 1:5, teplota lázně 20°C, bez oplachu ........................................................................................................................................ 46
49
9.3. Seznam obrázků Obr. č. 1.: Schéma pracoviště ekologického odmašťování součástí (Chrást, 1997)....... 29 Obr. č. 2.: Schéma řešení pracoviště ekologického odmašťování součástí v tenzidových přípravcích (Chrást, 1997) .............................................................................................. 31 Obr. č. 3.: Hodnocení přilanovsti AQUACLEAN A125, 1:10, 50°C, oplach v H2O o teplotě 40°C, přilnavost: stupeň č. 1 ............................................................................... 44 Obr. č. 4.: AQUACLEAN A125, koncentrace 1:10, teplota lázně 50°C, bez oplachu, přilnavost stupeň č. 3 ...................................................................................................... 45 Obr. č. 5.: AQUACLEAN A125, koncentrace 1:5, teplota lázně 20°C, oplach v H2O o teplotě 40°C, přilnavost stupeň č. 2 ................................................................................ 45 Obr. č. 6.: AQUACLEAN A125, koncentrace 1:5, teplota lázně 20°C, bez oplachu, přilnavost stupeň č. 2 ...................................................................................................... 46
50
