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中国洗协

低环境负荷型洗涤剂“BLUE GOLD”的特征

2014-11-18中国洗涤用品工业协会

                                                                                            ——工业用脱脂剂的问题及强力脱脂剂的安全性

        针对美国环境问题开发的低环境负荷型强力脱脂剂“BLUE GOLD”,是专用于洗涤飞机的喷气发动机的洗涤剂,它已被马丁?玛丽埃塔企业、洛克希德企业、罗尔斯?罗伊斯企业、普惠企业、通用电气企业用于喷气发动机的洗涤。如今,“BLUE GOLD”不仅用于飞机发动机的洗涤,还被汽车业、电子?电气产业、宇宙产业、原子力发电等行业作为低环境负荷的洗涤剂。在日本国内,“BLUE GOLD”被用于飞机和汽车部件、金属机械部件、电子部件,以及医药?化妆品工厂和食品工厂、氧气瓶和业务用家庭清洁等多用途的清洁剂。

1. 洗涤剂的问题点和强力脱脂剂“BLUE GOLD”的洗涤机理
        一般的洗涤剂在去除污垢和油滴时,往往是通过与污垢及油滴发生化学反应达到脱脂的目的。在水系洗涤剂中广泛使用的苛性碱系洗涤剂(苛性钠、苛性钾),是通过苛性碱与油滴发生皂化反应,实现脱脂目标的。对于脱脂工程中在水中含有的矿物成分(钙离子、镁离子等),苛性碱会与金属盐反应生成相应的金属皂,由此形成的污泥残渣既增加了人们对强碱的畏惧,也会影响到洗涤装置的正常运转。
具有抑制污垢废渣形成的表面活性剂型洗涤剂,活性剂的亲油基能吸附到油滴上,形成在水中分散和乳化状态的胶束,具有防止脱脂过程洗去的油滴再次附着到清洗表面的特征,但由于胶束在短时间内会饱和,不仅存在液体交换频率高和易起泡的问题,对废液的处理成本也相当地高,而且,对铁系表面还存在易生锈的问题。
使用烷烃、卤代烃和有机溶剂的非水性洗涤剂,能直接溶解油脂,从而,实现脱脂的目的,但由于油滴种类和物性各不相同,因而,对不同的油滴要选择相应的溶剂加以去除,而且被溶剂溶解的油滴会与洗涤液共存于洗涤槽内。对于近年来使用的水溶性热处理剂、切削剂、防锈剂和加工油,则必须在非水性洗涤剂中配合表面活性剂,才可用于油性溶剂不能完全去除污垢的场合。例如,指纹和粒子污垢就无法用油性溶剂去除,而且溶剂系洗涤剂的毒性还存在TLV和VOL等环境负荷问题。

洗净剂种类
 
 
准水系
             水系                              
                非水系
BLUE GOLD
(特殊准水系)
乙二醇醚
(准水系)
表面活性剂系
(水系中性洗涤剂)
苛性碱系
(水系碱性洗涤剂)
氯系
 
溴系
 
碳氢化合物系
 
主成分
乙二醇醚
特殊表面活性剂+碱剂
乙二醇醚
+表面活性剂(2%~10%
a-SAAn-SAA
LASAE
苛性钠、苛性钾等碱剂
二氯甲烷
三氯乙烯等
卤化溶剂
1-溴丙烷
石油系低挥发溶剂
脱脂力及对构件的影响
剥离脱脂
对各种污垢有效,对广范围的构件适用。
溶解乳化脱脂
对离子系脱脂良好,需要花费一定的洗涤时间。因可使铁生锈而不适用。
   乳化脱脂
对油脂系脱脂有效,但对高粘度·固形油脂不适用。因可使铁生锈而不适用。
皂化反应
对广范围的污垢有效,对构件的侵蚀大,不适用于非铁材料。
溶摆脱脂
对广范围的污垢有效,不适用于酸性体系,对非铁材料有侵蚀性。
溶摆脱脂
对石油系脱脂有效,不可用于离子系、水系。对一部分树脂系构件不适用。
溶摆脱脂
对石油系脱脂有效,不可用于离子系、水系。
对广范围的构件有效。
洗净温度
加热(60~70℃)
加热60
加热(30~50℃)
加热(60~80℃)
常温
气相清洗需加温
     常温
气相清洗需加温
常温或加温
洗净机的选择性
 
 
淋洗·喷雾·泡沫·射流·超音波等洗净机均可使用。
在工作槽内浸渍洗净,不可喷雾使用,只可使用液体喷淋·超音波。
在工作槽内浸渍洗净,超音波·摇动可用,淋洗·喷雾·泡沫洗不可。
喷雾·浸渍洗净,淋洗·泡沫洗也可,
摇动·超音波可用。
在工作槽内浸渍洗净,
超音波也可,带密闭设备、冷却设备的气相清洗可用。
在工作槽内浸渍洗净,超音波巴也可,带密闭设备、冷却设备的气相清洗可用。
在工作槽内浸渍洗净,有减压洗净效果的摇动·超音波机器可用,需要有防爆设备。
 
防锈性
1%的水溶液洗涤可实现防锈效果,且无需漂洗。
冲洗时易生锈,需要使用防锈剂。
×
脱脂后易生锈,需要使用防锈剂。
在强碱性中具有防锈性,但用水冲洗后易生锈。
在残留氯的场合易生锈。
在非水系中不会生锈,但在残留溴的场合会生锈。
◎在非水系中不会生锈。
安全性
毒性(皮肤、经口)
 
低刺激·低毒性
在乙二醇醚配合量大的场合有刺激性、毒性。
经口毒性小
×
对人体有影响
×
对人体有影响
对人体有影响
对人体有影响
《消防法》
危险物及贮藏保管
不符合
不燃性
无限制
不符合
但水分蒸发时具有可燃性,有保管限制
不符合
不燃性
不符合
不燃性
有保管限制
不符合
不燃性
有保管限制
不符合
不燃性
有保管限制
不符合
不燃性
有保管限制
其它限制
《水质污染防止法》
COD·BOD低)
《水质污染防止法》
COD·BOD高)
《水质污染防止法》
 
《水质污染防止法》
危险有害物
《劳动安全卫生法》
《大气污染防止法》、
土壤环境标准
《劳动安全卫生法》
土壤环境标准
《劳动安全卫生法》
土壤环境标准
《劳动安全卫生法》
PRTR
   不符合
视配合量而定
视表面活性剂的种类而异
不符合
 危险物
第一种指定物质为致癌性
   不符合
   不符合
TLV*VOC*限制
   不符合
视配合量而定
视配合量而定
符合TLV
   符合
    符合
    符合
费用
120~150日币/L
通常稀释至4%~5%使用时。
500~1000日币/L
通常原液使用
300日币/kg
稀释时80日币/kg
20~100日币/kg,视稀释比例而定。
250日币/kg
1000~1500日币/kg
500~1000日币/kg,视等级而定。

*TLV(阀值):ACGIH(美国政府工业卫生联合会)设定的劳动者在作业环境中允许暴露的化学物质浓度。
*VOC(挥发性有机物):2004年日本《大气污染防止法》修订后,对浮游粒子状物质、光化学氧化剂生成原因的VOC排出做出了限制。
        强力脱脂剂“BLUE GOLD”,尽管也是含乙二醇醚的洗涤剂,但它在用于洗涤时是可以用水稀释的碱性准水型洗涤剂。与从前的皂化型碱性洗涤剂和乳化型表面活性剂型洗涤剂的洗涤原理不同,在洗涤液的温度上升至浊点(50℃)以上时,“BLUE GOLD”是悬浊状态,在此条件下“BLUE GOLD”发挥洗涤作用,洗涤液的浸透力会使被清洗表面附着的污垢和油滴剥离,当洗涤液温度低于浊点(50℃)时,污垢发生油水分离,这就是“BLUE GOLD”特殊的洗涤机理。
        由于“BLUE GOLD”没有与污垢和油滴发生皂化反应和乳化作用,因而,它是不同于溶剂和碳氢化合物系的溶摆脱脂方法,污垢和油滴也不会在洗涤液中产生饱和问题。由于强力脱脂洗涤剂“BLUE GOLD”比水的密度大,因而,随着洗涤液温度的降低,在脱脂过程中混入的油滴会自动浮至洗涤液表面,可以采用使油滴溢出和吸油垫等措施,增加洗涤剂的使用寿命,因而,“BLUE GOLD”是可以再循环使用的洗涤剂。
        但是,在用“BLUE GOLD”对汽车部件?金属器械部件洗涤时,由于在水溶性加工油和切削油中使用了表面活性剂(为了配合极压添加物),进入水浴槽的油和为此配合的表面活性剂会对水产生吸附,从而,使洗涤液处于乳化状态。“BLUE GOLD”在用水稀释后,由于水与表面活性剂的作用,稀释后的洗涤液是乳白色的悬浊状态。在UF膜和水泥等特殊的表面可能会发生油水分离。
西村化学有丰富的“BLUE GOLD”使用实绩及相应的对策,可以对油种类多及使用不明油种类的场合应用“BLUE GOLD”。由于“BLUE GOLD”含有水且本身具有防锈性,因而,即使未使用防锈剂也具有良好的防锈效果,完全可用于铁系部件的洗净,对于铝材等非铁金属(易刻蚀)和橡胶?塑料也可放心使用。

2. 强力脱脂剂“BLUE GOLD”的安全性
“BLUE GOLD”的最大特征是低毒性?无公害性。
2.1 毒性
2.1.1 经口毒性
根据美国LEBERCO LABORATORIES的试验,用CFW鼠(18~20g)在经口投与毒性试验中,按15mL/kg原液投与量,鼠的死亡率为0,对成年人按750mL/50kg体重投与“BLUE GOLD”,在与小白鼠试验条件相同时,试验人员的死亡率也为0。用鼠测得“BLUE GOLD”的LD50为4,300mg/kg,属于低毒性物质。
2.1.2 急性皮肤毒性试验
根据美国LEBERCO LABORATORIES的试验,对白化病兔(体重2~3kg)露出的皮肤进行24h的“BLUE GOLD”接触,在2周的试验中未发现兔出现皮肤毒性的症状。
2.1.3 美国国家危险物质法
在美国国内实施的化学物质配合品对人体的危险度试验中,“BLUE GOLD”洗净剂以及在喷雾状态的危险性试验中,“BLUE GOLD”完全合格。
2.2 公害规制的安全性
“BLUE GOLD”的无公害性,在按照与废水有关的法规进行的BOD测定中,其值为0,在对“BLUE GOLD”1%水溶液的CODMn (JIS规格值)测定中,其120ppm的测定值与其它水系及准水系洗涤剂相比,也是非常低的一个数值(表2)。“BLUE GOLD”不含氨类、有机磷类和重金属,其经口毒性、皮肤毒性也在家用洗涤剂以下。“BLUE GOLD”具有不燃性,属于非危险物,它的使用量没有限制,完全符合贮藏、保管和取用的相关法规。由于“BLUE GOLD”不含有卤素和芳香族溶剂,在TLV、VOC问题和CO2对策、TRPR等管理层面上,“BLUE GOLD”也是可以放心使用的,是与地球环境友好的洗涤剂。在美国国内,“BLUE GOLD”是被EPA(美国环境保护局)、OSHA(美国劳动省职业安全保险局)评价为安全性、信赖性高的标准合格品。

 
 
BLUE GOLD”工业用洗涤剂/脱脂剂
J-100
BLUE GOLD”·喷淋洗净剂
J-200
颜色
气味
pH4%溶液)
pH1%溶液)
引火点
浊点
稳定性
冻结稳定性
密度
表面张力(4%溶液)
表面张力(1%溶液)
苯酚类
铬酸盐类/重铬酸盐类
亚硝酸盐
胺类
BOD
CODMn
           浓绀色
          薄荷气味
11.9
            11.1
             
            50
           4~60
不稳定,搅拌可均匀
        1.07g/ml21℃)
          35.0dyn/cm
          45.0 dyn/cm
            
            
            
            
            
           120ppm
            浓绀色
薄荷气味
11.5
            10.8
             
            50
           4~60
冻结,,融解2个循环以下
        1.082g/ml21℃)
          35.0dyn/cm
          45.0 dyn/cm
            
            
            
            
            
           120ppm

“BLUE GOLD”优良的环境性和安全性、脱脂力,使其成为美国医疗用、潜水用、工业用氧气瓶的洗涤和氧气瓶部件洗涤的推荐产品,但它对含放射性物质的洗涤不适用。“BLUE GOLD”在用于通常的脱脂时需要稀释20~50倍,它比普通的洗涤液使用寿命长。对于污垢和油成分引起的洗涤液酸化,如果在pH低的场合使用,可通过补充新洗涤液的方法长期使用“BLUE GOLD”洗涤液。由于没有污泥废渣的处理费用,无需进行废液的水分蒸发处理,因而,可能降低清洗的总费用(表3)。

表3 “BLUE GOLD”的特征
1无公害性(无BOD/低COD/无废液循环系统)。
2低毒性、无刺激性、生物分解性。
3不燃性、非危险物(非引火性)。
4非氯系、非卤系、非芳香族的水溶性洗净剂。
5防锈性、对部件的安全性。
6经济性(水稀释型/再循环性/无需漂洗/长期保存/简易的液体管理)。
7抑制淤泥。
8强力脱脂性、离子系污浊的除去性。
9 EPA、OSHA的标准合格品
■“BLUE GOLD”比下面的工业洗净剂更加安全:
●苛性碱 ●二氯甲烷 ●碳氢化合物 ●有机溶剂 ●丙酮 ●甲苯
●三氯甲烷(TCA) ●三氯乙烷(TCE) ●氟利昂(CFC) ●二氟一氯乙烷(HCFC)●氟利昂112&113 ●硅油系溶剂

从以上讨论结果来看,“BLUE GOLD”既有水溶性,又有防锈性,对于油性脱脂溶剂系洗涤剂无法洗去的、由静电产生的污垢和皮脂?指纹等离子污垢,可在短时间内有效去除。对于不同使用方法和不同洗涤对象,只需要改变洗涤浓度即可,无需变换洗涤剂的种类,也使洗涤剂在库管理简单化。

3. 低环境负荷型强力脱脂剂“BLUE GOLD”在波音企业进行的部件安全性试验
以下是波音企业委托国际著名的独立研究所——佛罗里达州国际材料科学企业所做试验报告的一部分内容。试验是根据波音企业的工序说明书D6-17487改订版H实施的。试验对象:BLUE GOLD
稀释率:水/BLUE GOLD=9:1
3.1 积层腐蚀试验
⑴试验片
a 金属板的尺寸:5.08×10.16×0.10~0.15英寸
b 金属板材料:被服7075-T6铝合金 露出 7075-T6 铝合金
7075-T6铝合金的阳极氧化膜按照Ⅰ类的阳极氧化处理方法获得。
⑵试验方法
a 必要的试验板数量 按照上述试验的种类共需准备8块金属板。
b 按照以下的试验要领,对每种试验金属材料准备2块积层试验片。
①把滤纸(与Whatman NO.5同等的材料)剪成2.54×7.62cm大小的块,其中的1块贴在金属板中央 。
②把一块滤纸浸入试验溶液中,求出渗入滤纸的试验溶液量。
⑶把两块同材质的金属片夹住浸过试验溶液的滤纸,制成三明治状的积层,用防水胶带固定上述的三明治积层。
c 把多种试验材料按照3.1(2)b的方法制成三明治状的积层,只是用蒸馏水或纯水代替试验溶液。
d 在密闭型箱框中对各试验金属板进行64h的湿度处理。
e 在64h的湿润处理后,分离积层,用水和钢毛刷洗净金属板,并把水分吸干。
f 比标准板腐蚀严重的状态,判定为不合格。
试验结果:7075-T6 被服 合格
7075-T6 阳极氧化处理 合格
结论: 适合
3.2 丙烯酸树脂的清洁(开裂)试验
根据美国材料试验协会的试验标准ADSTM-F-484(航空宇宙试验材料法)进行试验时,对试验用材料——2309.21kgf/m2外纤维应力的A型丙烯酸树脂的试验片,不允许有龟裂或蚀刻的发生。
试验结果:合格。
3.3 涂料软化试验
在利用ASTM-F-502(航空宇宙材料试验方法)进行试验时,涂膜硬度为2铅笔硬度的超低水平,不应该有污染面褪色的生成。对ASTM-F-502和DMS-10-11涂敷Mic-p-2377底漆,及BAC5736涂敷Ⅰ型环氧树脂底漆。每次试验使用3块金属板。
试验结果:适合。
3.4 氢脆化试验
氢脆化试验是使用ASTM-F-519(航空宇宙材料试验方法)中的Ic型试验片完成的。氢脆化试验主要是考察酸或碱对金属溶解产生的危险,这是在有洗净液残留时必须考虑的对航空机械安全性的试验。
试验结果:合格。
从以上试验结果来看,低环境负荷型强力脱脂剂“BLUE GOLD”,在对部件的腐蚀、开裂、涂膜劣化和使金属溶解方面都是安全的。

4. 在美国使用“BLUE GOLD”的报告
前已述及,“BLUE GOLD”洗净剂用于与飞机有关的环境低负荷脱脂洗净,是代替氟利昂、乙烷和氯系溶剂、有机溶剂洗涤剂的环保型洗涤剂。它不仅局限于飞机发动机部件和机体部件的洗涤,它的安全性和无毒性评价使得它在其它工业也得到了广泛的应用,特别是被美国农务省认定可用于食用肉(猪肉、牛肉)、鸡肉、鸡蛋、蛋制品的食品加工器具、食品调理器具及厨房用具的洗涤,也可用于医药关联机器的洗涤。美国环境保护局还认定,“BLUE GOLD”可用于俄亥俄州的有机废弃物处理设施上附着润滑油的金属废弃物的洗净。在美国宇宙机关和航空机关进行的荧光浸透试验前的脱脂洗净中,“BLUE GOLD”也被认定是对部件安全和脱脂效果优良的洗涤剂。固特异企业(著名轮胎制造商)和洛克希德-马丁企业还把“BLUE GOLD”用作金属膜具的脱膜剂和金属模具的洗涤。由此看来,“BLUE GOLD”是适合各种洗涤物和洗涤方式的低环境负荷型脱脂洗涤剂。
岳霄 编译自 JETI 2012.13。

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