Паровое обезжиривание

Процесс очистки предназначен для удаления масла и смазки, а так же твердых частиц грязи, и широко используется в промежутках между этапами обработки и в качестве предварительной очистки перед обработкой. Паровое обезжиривание не обеспечивает получение химически чистой поверхности, поэтому его необходимо дополнять щелочными очистителями.

В данном случае используются негорючие хлорированные углеводородные растворители, наиболее часто используемым из них является трихлорэтилен. В Европе на протяжении некоторого времени использовался хлорид метилена, который имеет более низкую температуру кипения и хуже поддается контролю. В настоящее время во многих странах наблюдается все более сильная тенденция к использованию тетрахлорэтилена, который так же называется перхлорэтилен. Реже используются так же и другие растворители данной группы. Для парового обезжиривания используются растворители на основе фторуглерда, которые, несмотря на свою высокую стоимость, имеют массу преимуществ, которые оправдывают целесообразность из применения.

Температура кипения трихлорэтилена составляет 87ºС, а плотность равна 1.5. Он является негорючим материалом и обладает низкой удельной теплоемкостью (приблизительно 0.25), соответственно для поднятия его температуры требуется малое количество тепловой энергии.  Его пар в 42 раза тяжелее воздуха, что облегчает его контроль в обезжиривателе. Правда, при этом необходимо обеспечивать корректное использование данного вещества с оборудованием для конденсации, так как этот пар является токсичным при концентрации 2.000 промилей и смертельным при концентрации 4.000 промилей.  При вступлении в контакт с зажженной сигаретой он разлагается с выделением крайне ядовитого газа – фосгена. Перхлорэитлен обладает подобными свойствами, имеет температуру кипения 121 ºС и плотность 1.6, однако он завоевал большую популярность благодаря своей стабильности и меньшего риска при использовании. Оба эти растворителя обладают низким поверхностным натяжением, благодаря чему легко проникают в поры, швы и трещины, и могут использоваться для очистки сложных и пористых деталей.

Для обработки алюминия и его сплавов необходимо проводить стабилизацию трихлорэтилена для предотвращения коррозийного влияния, которое он может оказывать при разложении с получением соляной кислоты. Данная реакция имеет фотохимическую природу и инициируется с помощью ультрафиолетового излучения, а в качестве катализаторов выступают кислоты, присутствующие в растворителях, смазках для форм и т.д. Стабилизирующее средство добавляется с целью нейтрализации кислоты и для установления безопасного диапазона щелочности. При использовании алифатических аминов или смеси аминов, обладающих несколько большей температурой кипения, чем температура кипения растворителя, их концентрация обычно составляет порядка 0.1%. Существуют свидетельства того, что в качестве катализаторов нижеприведенной реакции распада могут выступать галогениды:

Использование перхлорэитлена не связано с рисками, которые обычно присутствуют при использовании трихлорэтилена для обработки алюминия. Так же ему отдается предпочтение для обработки  стандартных материалов, а иногда перхлорэитлен используют  для паровой сушки бижутерии и именных табличек.

Обезжириватели могут иметь от одного до трех отсеков, иногда в них используются распылители для растворителей. Наиболее эффективными из них считаются те, в которых сочетаются растворитель, пар и распылитель, они наиболее эффективно справляются с любыми типами загрязнения, за исключением эмульсий со щелочным эмульгатором или составов, используемых при прокатке на мыльной основе, которые могут быть удалены лишь частично.

Обычный обезжириватель состоит из трех отделений, два из них предназначены для иммерсии детали в растворитель, а третья – для заключительной паровой очистки. Деталь на одну минуту погружается в первый резервуар, там удаляется грязь, токарная стружка, тяжелая смазка и масло. При работе с полированными деталями горячий раствор растворяет смазку и освобождает абразивное вещество с поверхности, для диспергирования состава используется перемешивание в кипящем растворителе. Во втором отделении деталь на протяжении 15 секунд подвергается промывке перед паровой очисткой. В данном отделении раствор часто имеет низкую температуру для охлаждения детали и улучшения конденсации на стадии обработки паром. После промывки деталь на 15 – 30 секунд помещается в третье отделение, где масло и смазка смываются при помощи  конденсирующего пара растворителя.  Для охлаждения детали с целью конденсации растворителя с металла, обладающего высокой теплопроводностью, часто вместо однократного погружения в пар используется многократная иммерсия.

Обезжириватели могут быть оборудованы конвейерами, где часто устанавливаются разбрызгиватели, которые успешно применяются для обработки деталей, загрязненных составами с мыльной основой. Другие устройства могут работать по принципу постоянного восстановления. Один из методов предполагает гравитационную подачу загрязненного растворителя из грязесборника обезжиривателя во внешний дистиллятор, который работает с большей температурой, чем сам обезжириватель, после чего дистиллят возвращается непосредственно в резервуар.

Существует и более простое устройство подобного рода, где обезжириватель необходимо останавливать, а раствор перегоняется из одного отделения в другое, в соответствие с используемым типом устройства. Затем резервуар тщательно вымывается с помощью раствора карбоната натрия и тщательно высушивается перед следующим заполнением.  Частота очистки резервуара зависит от скорости, с которой происходит его загрязнение, при этом пауза между сеансами чистки не должна превышать две недели. Обезжириватель подлежит очистки в тех случаях, когда кипение растворителя повышается до 93-95ºС (200-204ºF). В некоторых системах в настоящее время используются автоматические Обезжириватели.

Для паровой фазовой очистки так же используются фторуглеводородные растворители. Чистый химический трихлортрифторэтан, поставляемый компанией Дюпон под названием Фреон ТФ (Freon TF), кипит при 47.6ºС с выделением тяжелого пара и может эффективно использоваться для удаления масла, смазки и других загрязняющих веществ. Он является очень стабильным, не вступает в реакцию с водой, маслами, красками, лаком, пластиками или эластомерами, таким образом, может использоваться во многих случаях, когда применение хлорированного углеводорода является недопустимым. Вдобавок он обладает очень низкой токсичностью, не имеет раздражающего запаха и позволяет получать пар высокой плотности, что смягчает требования к вентиляционной системе по сравнению с обычными установками по паровому обезжириванию. Путем соединения фторуглеводорода с другими растворителями, типа ацетона, метилен хлорида, этилового спирта или изопропилового спирта можно приготовить целый ряд эффективных азеотропных смесей или эмульсий с низкой температурой кипения, которые превосходно подходят для выполнения самой сложной очистки.

(а) Пар: деталь подвешивается в парах кипящего растворителя. Пары конденсируются на прохладной поверхности металла. Конденсирующийся растворитель растворяет жирные загрязняющие вещества и стекает назад в установку для обезжиривания.

(б) Пар-Распылитель-Пар: Деталь подвешивается  в парах кипящего растворителя. Теплый жидкий растворитель распыляется по поверхности детали, после чего деталь подвергается паровой промывке.

(в) Теплая жидкость – пар: Деталь погружается в теплый жидкий растворитель, затем подвешивается в ванне с парами растворителя.

(г) Кипящая жидкость - Теплая жидкость-Пар: Деталь погружается в кипящий растворитель, что позволяет использовать механическое действие фазы кипения. Затем он промывается с помощью охлажденного жидкого растворителя, и в конечном итоге в парах кипящего растворителя.