§ 10.4. Замена л вж и гж пожаробезопасными моющими средствами в технологических процессах обезжиривания и очистки поверхностей

Под обезжириванием и очисткой поверхностей понимают удаление с них жиров, минеральных масел (и продуктов их разложения), нефтепродуктов, металлической пыли, абразивных веществ, содержащихся в шлифовальных и доводочных пастах, а также другиx загрязнений.

Для обезжиривания и очистки в настоящее время в большом количестве используются органические жидкости, такие, как бензин, керосин, этиловый спирт, уайт-спирит и др. Эти жидкости обладают хорошей моющей (растворяющей) способностью, однако применение их сопряжено с высокой пожарной опасностью. Они легколетучи, пары их в смеси с воздухом образуют взрывоопасные концентрации., Являясь хорошими диэлектриками, эти жидкости склонны к образованию и накоплению зарядов статического электричества с высоким потенциалом, что приводит к образованию искр, которые способны воспламенить горючую смесь паров с воздухом.

Использование ЛВЖ и ГЖ для обезжиривания и очистки сопряжено с необходимостью применения дорогостоящего электрооборудования во взрывозащищенном исполнении, с ужесточением пожарно-профилактических требований, что ведет к удорожанию производства и повышению себестоимости продукции. Применение ЛВЖ и ГЖ на операциях мойки и обезжиривания отрицательно сказывается и на обеспечении безопасных условий труда рабочих, Находится в противоречии с решениями партии и правительства по охране окружающей среды и сбережению энергоресурсов. Поэтому проблема замены ЛВЖ и ГЖ пожаробезопасными моющими сред­ствами одна из важных в технологии и решение ее требует значительных усилий как от работников промышленности, так и от работников пожарной охраны.

Следует отметить, что речь идет о такой замене, при которой не ухудшалось бы качество очистки поверхности.

В настоящее время промышленность изготавливает довольно много пожаробезопасных технических моющих средств (ТМС), предназначенных для очистки и обезжиривания ремонтируемых транспортных средств, сельскохозяйственной и другой техники. Эти ТМС представляют собой смеси щелочных неорганических веществ (кальцинированная сода, силикат натрия, соли фосфорной кислоты) с небольшим количеством поверхностно-активных веществ (ПАВ). Такие пожаробезопасные ТМС, как лабомид, МС, М'Л, а также аналогичные им по составу оказались непригодными для очистки изделий в приборостроительной, медицинской, радиоэлектронной, авиационной и других отраслях промышленности (в связи с повышенным коррозионным воздействием на поверхность металлов). Это обстоятельство потребовало разработки других рецептур, которые были созданы в виде жидких ТМС на основе ПАВ в смеси с растворителями и органическими добавками к ним: Вер-толин-74, Искра, Импульс, Фокус, ТМС-57 и другие. Работы по со­зданию новых ТМС, их унификации продолжаются.

Обычно ТМС разрабатываются для конкретного технологического процесса. Технические характеристики и рекомендации по использованию ТМС приведены в каталоге «Пожаробезопасные технические моющие средства» [9].

Технические моющие средства, как правило, представляющие собой смеси различных веществ, оказывают на загрязненные поверхности моющее действие. При этом происходит взаимодействие моющих средств, загрязнений и поверхностей, в результате которого жидкие и твердые загрязнения отрываются от очищаемой поверхности и переводятся в моющий раствор.

Основными явлениями, сопровождающими моющее действие, являются смачивание, эмульгирование, диспергирование, пенообразование и стабилизация. Наибольшее значение для моющего действия имеют поверхностно-активные вещества, способные понижать поверхностное натяжение (поверхностную энергию) раствора. Обычно ПАВ — полярные органические соединения. Одна часть молекулы является гидрофобной (водоотталкивающей) и способ­ствует растворению ПАВ в жирах, маслах, нефтях, другая — гидрофильной и способствует растворению ПАВ в воде. Типичный представитель ПАВ — алкилсульфаты (порошок «Новость»), которые можно представить формулой R—OSO₃Na, где R — углево­дородный радикал СН₃—(СН₂)_И.

Гидрофобной частью молекулы алкилсульфата является радикал, а гидрофильность обеспечивается сульфатной группой OSOT. Схема моющего процесса представлена на рис. 10.6. ПАВ абсорбируются на загрязнениях (первая стадия процесса) и снижают поверхностное натяжение раствора на границе раздела фаз, что позволяет проникать раствору в мельчайшие трещины и оказывать расклинивающее действие на частицы, разрушая, измельчая и отрывая их от очищаемой поверхности (эмульгирующее и диспергирующее действие).

Оторвазшиеся частицы загрязнений (вторая стадия) переходят в раствор и покрываются плотной пленкой молекул ПАВ, что не позволяет частицам слипаться и осаждаться на очищенную поверхность.

Механические процессы (вибрация поверхностей, струйное движение раствора) значительно интенсифицируют процессы эмульгирования и диспергирования.

Рис. 10.6. Схема моющего процесса: 1 — молеку­лы ПАВ; 2 — моющий раствор; 3 — очищаемая поверхность; 4 — загрязнение на поверхности; 5 — загрязнение в растворе; l u ll — стадии моющего процесса

Щелочность моющих растворов способствует нейтрализации кислых компонентов загрязнений, омылению масел, снижению жесткости воды.

Пожаробезопасные составы, применяемые для мойки и обезжиривания деталей и изделий, подразделяют на четыре класса.

1. Щелочные моющие растворы составляются обычно на основе едкого натра, углекислого натрия, фосфорнокислого трехзамещенного натрия и метасиликата натрия. Щелочи взаимодействуют с кислыми компонентами загрязнений, омыляют жирные кислоты, диспергируют минеральные масла. Однако щелочи вызывают коррозию деталей из цветных металлов и их сплавов.

2. Синтетические моющие средства (CMC) составляются на основе ПАВ с активными добавками (например, кальцинированной соды, метасиликата натрия, органических электролитов). Каждая из добавок придает составу специфическое очищающее свойство.

3. Растворители — органические негорючие, и невзрывоопасные вещества, хорошо растворяющие загрязнения (хлорированные углеводороды: трихлорэтилен, хлористый метилен; фторированные углеводороды — хладоны).

4. Растворяюще-эмульгирующие средства (РЭС) представляют собой смеси нефтяных углеводородов с ПАВ (РЭС-1) или смеси галоидных производных с различными композициями ПАВ (РЭС-2). РЭС-1 горят, РЭС-2 негорючи. Те и другие токсичны.

В табл. 10.1 представлены основные классы моющих средств и типичные их представители.

Т а б л и ц а 10.1

В настоящее время применяют следующие способы очистки и обезжиривания металлических поверхностей.

Химическое обезжиривание осуществляется при помощи щелочных моющих растворов в моечных машинах, струйной обмывкой, погружением в ванны или ручной протиркой.

Электрохимическая очистка используется для окончательной подготовки деталей перед гальваническим покрытием. Способ основан на воздействии газов (водорода и кислорода), выделяющихся при катодном (анодном) процессах, на загрязнение. Пузырьки газа отрывают от поверхности металла частицы грязи, жира и перемещают их на поверхность электролита.

Ультразвуковая очистка основана на применении колебаний высокой частоты для ускорения физико-химических процессов, имеющих место при очистке. Проводится в специальных ваннах и агрегатах с применением ультразвуковых генераторов.

Механическая очистка основана на использовании механических приспособлений и соответствующих моющих средств.

Струйная мойка осуществляется либо непрерывными, либо, пульсирующими струями. Иногда на очищаемую поверхность может подаваться пароводяная смесь под давлением.

Мойка погружением в ванны — наиболее распространенный и простой способ очистки, основанный на моющем действии ПАВ. Для интенсификации процесса мойки применяют механическое воздействие ультразвуком или электрохимический метод.

Область применения ТМС постоянно расширяется. Создаются новые ТМС и моечное оборудование. Работники пожарной охраны должны внимательно следить за развитием производства этих средств и проявлять настойчивость по замене ЛВЖ и ГЖ пожаробезопасными моющими средствами.