清洗行业中几个重要领域及其问题
2021-04-12121次
ods是消耗臭氧层物质(ozone depleting substance)的缩写.ods在清洗行业中是指cfc—113、tca,ctc三种清洗剂.ods在中国清洗行业中具有特殊的重要意义:由于淘汰ods.才引出了“中国清洗行业”的概念;淘汰ods活动的不断开展.也加速和带动了清洗行业的快速发展.
在精密工业清洗以及衣服干洗等民用清洗领域,ods清洗剂和清洗设备的使用非常普遍.几乎涉及所有工业领域。据调查,全国有近万家企业.其中大部分是小消费企业,总用量超过1万吨.
众所周知,臭氧层的破坏,是当今人类社会面临的最为严重的环境问题之一.为了保护臭氧层。国际社会于1985制定了<关于保护臭氧层的维也纳公约),1987年制定了<关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书).中国政府于1989年12月加入了<维也纳公约),1 991年6月加入了<蒙特利尔议定书).按照2000年3月得到联合国多边基金执委会批准的<中国清洗行业整体淘汰ods计划),多边基金资助中国政府5200万美元,帮助中国清洗行业全面淘汰ods清洗剂。中国将于2003年12月终止ctc作为清洗剂的使用;于2005年1 2月停止cfc-113清洗剂的生产和使用;于2009年1 2月终止tca清洗剂的使用.
2、精密清洗设备
中国精密清洗设备的制造起步于20世纪90年代.之前,全国仅有几家小型的生产企业.在中国超声波清洗设备领域,波达公司曾经占有非常重要的地位.90年代初.原电子部611厂的一个车间到深圳与外商合资成立了深圳波达公司.由于采用了国外比较新的技术和材料,生产的超声波清洗机迎合了当时大量新建生产企业需求,产品供不应求,企业急剧膨胀.今天活跃在该领域的大多数企业,都与波达有着或多或少的关系,甚至现在很多企业的老板都曾经是波达的员工。像目前国内知名的深圳联合。和科达。科伟达,科威信.现代等.据了解.当时波达的构成也比较复杂.既有国有企业,也有外资,还有金融机构,可以说,波达代表了中国精密清洗设备发展初期的一个缩影.
精密清洗设备是一种典型的非标准专用设备.要依据不同用户的要求进行设计生产.清洗同样的产品,因为企业不同,投资不同,甚至使用场地不同,生产的清洗设备就可能有很大的差别。这种特点也决定了清洗设备一直性能差,难以统一标准等诸多问题.同时.大部分企业是1995年以后出现的,通常是几个人筹到一点资金。拉到一个定单就设立公司.因此普遍存在投资少、加工手段简陋.清洗工艺落后的先天不足.这些企业主要为了生存而奔波.顾不上考虑技术改造和技术进步.长期以来,企业在低价位恶性竞争,产品技术含量低.缺乏高技术附加值,用户普遍反映存在机械加工公差大。外观粗糙。质量差,关键部件容易损坏等问题.
还有很多企业现在仍在使用上世纪90年代初波达引进的超声波电源和振头,也就是国外70年代的技术.这种技术生产的产品使用庞大的铁芯变压器降压.再用很大的电感和电容整流滤波.三极管振荡变频,可靠性差,容易出故障,效率极低,输出频率不稳定.这在数字技术和开关电源非常普及的今天,与所处的高技术产业极不相符.甚至有很多企业根本不知道超声波清洗的基本机理,不知道究竟有多少能量转换成为超声能,很多企业标出的超声波功率可能只是电源的输入功率.对于不同的清洗对象.什么是最佳工作频率,温度、时间.以及与溶剂的匹配,没有人去研究。对于清洗效果缺乏理论研究和技术实验依据,很多企业都是以能否洗干净为目标,依靠传统的经验来设计.行业整体技术状况令人担忧.
另一方面.市场的巨大需求.给这些粗犷型的企业发展创造了机遇,设备产量和产值每年都在成倍增长,几个企业也脱颖而出,成为行业骨干。针对用户反映强烈的上述问题.
2001年.四家国内的清洗设备制造企业通过强强联合.优势互补的方式,共同组建了深圳联合环保设备有限公司。运用统一设计、集中采购、统一规范标准等手段,避免了清洗工艺落后。假冒伪劣材料和部件、加工粗糙等突出问题.降低了成本,保证了质量,制造出一流的清洗设备,从根本上解决了以往国产设备外观粗糙,可靠性差的问题.也扭转了以往国际援助项目基本采用国外设备的局面,为清洗行业计划的实施在国内打下了设备方面的基础.联合公司的出现标志着我国清洗设备行业一个新起点.
3、清洗剂
溶剂是一个很大的范畴,种类繁多,包括无机和有机两大类.无机溶剂包括无机酸.钠盐,磷酸盐、硅酸盐等有机溶剂包括有机酸,烃类(石油类)、氯化物、氟化物,溴化物.醇类、聚硅氧烷。萜烯等.
清洗剂的分类方法也很多,各国都不尽相同,我们通常分成水系,半水系、非水系清洗剂三大类.
(1)水系
水是最重要的清洗剂,有着其它任何清洗剂无法替代的作用和地位.普通的水很容易从自然界中得到,水有很强的溶解力和分散力.但是水的表面张力大.在使用中需要添加表面活性剂,以减小表面张力,增加表面湿润性.在一般工业清洗中,酸,碱和水的配合比较常见,有些金属用水洗要加入防锈剂;在精密和超精密工业清洗中.大部分要求将水制成纯净水。通常以电阻率来衡量水纯度.半导体工业要求在18mω?cm以上.而tn型液晶生产10mω?cm就可以了,还有一些行业对细菌含量要求很严.
近几年,我国部分地区严重缺水,对清洗用水提出了挑战。有的城市已经严禁用普通水洗车,而只能使用回收的中水,或者雾化水的节水设备。在精密工业清洗中,制备纯水费用昂贵.水洗必然要加热和烘干.增加很多漂洗工位.耗能大,运行成本通常比溶剂洗要高;另外,以往大量的含有化学活性剂和污垢的废水未经处理就直接排放.有些还挟带了毒性很大的重金属,严重地污染了环境,必须增加污水处理设施.
(2)半水系
半水系清洗剂也叫准水系清洗剂,是由高沸点溶剂及活性剂等组成.如醇类.乙二醇酯,有机烃类,n—甲基吡咯烷酮等.通常含有5%一20%的水分,一般不易燃烧.但加温清洗时.水含量控制不当.可能产生燃烧现象.半水系清洗与溶剂洗有一些不同.它的清洗原理是剥离去除.而不是溶解.为了防止已经剥落的油污再附到被清洗物上,清洗液要连续地循环,并增加油水分离器.半水洗通常清洗效果很好, 但运行成本较高.废液不能再生回 收,重复使用,含cod(化学耗氧量) 较高,需要进行废水处理.
(3)非水系
非水系清洗剂是指不溶于水的有机溶剂.精密工业清洗使用的非水系清洗剂主要是烃类(石油类)、氯代烃,氟代烃.溴代烃。醇类。有机硅油、萜烯等有机溶剂.
衡量溶剂的主要指标有kb值 (贝壳松脂丁醇值),ap(苯胺点)、 sp溶解参数)。表面张力。密度、粘度,沸点.闪点、暴露浓度等参数. kb值很高,也就是溶解力很强的溶剂,不一定是好的清洗剂.一个好 的精密工业清洗剂必须具备以下 条件:
①化学性能稳定,不易与被清 洗物发生反应;
②表面张力和粘度小,渗透力强;
③沸点低,可以自行干燥;
④没有闪点,不易燃;
⑤kb值不应太高,避免与被清洗物相溶;
⑥低毒性,使用安全:
⑦非ods和低gwp值(全球变 暖潜能值).环保.
如果不考虑上述第7条.最佳的清洗剂就是cfc-113和tca.它们 的化学稳定性好,可以长期保存不变质;对绝大多数金属.塑料。漆均无作用,不会发生溶解现象没有闪 点,低毒,使用安全;表面张力小、渗透力强,清洗能力强;沸点低,蒸 发速度快,清洗过的工件可以自行干燥,一般不需要烘干,因而被广泛应用在各种工业清洗中.但惟一的缺点就是破坏臭氧层,因而正在被逐步禁用,我国生产cfc-113清洗剂的企业现在只有常熟3f一家,产量从2000年的4800吨逐年递减,到2005年1 2月将减为零,完全停止生产和使用.
4、替代清洗剂产品
虽然世界各国都开发了各式各样的替代晶,但目前世界上还没有找到一种能够和cfc-113相媲美的替代清洗剂,它们都存在这样那样的问题,现在正在使用的主要替代产品有;
(1)烃类
只含有碳和氢两种元素的烃类溶剂,在日本也叫作碳化水素或碳氢溶剂。根据其分子结构的不同,现在已经开发了多种性能的产品,日本使用比较广泛.该类清洗剂的优点是:非ods,对油污的洗净力强.渗透性好.无味或微臭,毒性小.废液处理容易.可再生利用,价廉;缺点是有一定的易燃易爆性,干燥慢,对清洗设备要求高,一次性投入大。目前比较理想的是采用真空清洗方式,降低其表面张力,提高清洗能力,最后再使用真空干燥.设备造价很高,操作比较复杂,效率相对较低.
(2)氯代烃溶剂
现在使用的氯代烃清洗剂主要是三氯乙烯,二氯甲烷以及四氯乙烯.该类溶剂被广泛应用于清洗领域,主要是有以下优点和特征:
很低的odp值(臭氧耗减潜能值).o.005-0.007.几乎不会破坏臭氧层;在一般条件下使用具有不燃性。没有火灾或爆炸的危险(二氯甲烷在长时间强烈光照下可能爆炸);对金属加工油.油脂等油污的溶解力大.对塑料和橡胶也可产生膨润或溶解:其粘度及表面张力小,渗透力强,可渗透狭小缝隙,彻底溶解清除附着污物;沸点低,蒸发热小,适合蒸汽清洗,清洗后可以自行干燥;废液可通过蒸馏分离,循环使用;可使用与cfc-11 3和tca相同或相近的清洗工艺和设备,操作简单,效率高,运行费用低;缺点是毒性较高,一般在空气中的含量限制在为50ppm以下;有些劳动保护条例对使用它有明文限制;现在一些欧洲国家限制进口和使用这类含氯清洗剂的产品.
(3)溴代烃溶剂
最近几年.在美国,日本有溴系清洗剂面世.并在电子工业,航空工业。汽车工业,家电领域大量使用.据