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水基型清洗剂和溶剂型清洗剂的全面比较研究报告
录入时间:2018/10/23 12:18:57

众所周知,经济社会全面追求绿色可持续性发展,在有高度清洁要求的行业,诸如工业、自动化和精密仪器制造业、航空航天领域、电子半导体产业、汽车制造业等等,水基型清洗剂和新型溶剂技术的正得到了日益普及。水基型清洗剂和溶剂型清洗剂之间的争论也愈演愈烈,决定选择哪种类型的清洁材料最适合需求,应当从准备掌握实际需求开始,在本文中将详细介绍水基型和溶剂型清洗剂产品,以帮助人们更容易地做出选择。

水基型清洗剂和溶剂型清洗剂的差异

     根据我们的理解,溶剂型清洁剂或溶剂脱脂剂作用的机理是用液体去溶解污染物。它可以是一种溶剂、多种溶剂组合、或溶剂和各种助剂的共混物,目的是达到最优的性能。溶剂可以分解为基本的功能化合物,如醇类、酮类、脂肪烃类等,每一种化学物质都有其独特的特性,具有不同的清洁效能,不同溶剂和助剂的添加提供了当前市场上清洗剂产品所常见的不同清洗应用领域。这些不同的溶剂型清洗液可以调整,以去除特定的污染物,而对其它的材料兼容性很好。一些常见的溶剂包括丙酮、乙酸丁酯、酒精(包括异丙醇和乙醇),甚至还有煤油和汽油。

      水也是一种溶剂,是溶剂类别的一部分。水性脱脂剂利用水作为主要溶剂,可以添加包括上述任何一种溶剂,加上缓蚀剂、pH调节剂、表面活性剂、香精和其他化合物。经过不同配方改良的水基型清洗剂,常见的也有强效型清洁剂和温和型清洁剂,也存在可以是危险的或相对无毒的,但它们通常需要冲洗步骤。水基型清洗剂的种类非常多,而且其配方组成也极其复杂。

这两种类型的清洗剂都拥有多种用途,包括脱脂/重油污清洗、精密清洗、超声波清洗、医疗器械总成清洗、汽车电子总成清洗、半导体助焊剂在线清洗等。

溶剂型清洗剂

       所有的溶剂通过溶解污染物而起作用,将其分解成更小的颗粒,并将其带入溶液中,使其远离被清洁的表面。许多溶剂型清洗剂都有清洗快的优势,溶解污染物并使之和从被清洁的表面剥离,不需要增加准备时间、处理时间或干燥时间。溶剂型清洗剂由于其清洁能力强,在工业应用中仍然很受欢迎。常见的强效溶剂有丙酮,甲乙酮,甲苯,nPB,和三氯乙烯(TCE);常见的温和型溶剂包括异丙醇、甘油和丙二醇。这里所讲的,“强效”和“温和”是特定的名称,主要指溶剂的强度不仅取决于被清除的污染物,还取决于被清洁的污染物数量和所需要的清洁程度。

       溶剂型清洁剂存在快速蒸发或缓慢蒸发,气味高或低,塑料安全或腐蚀性等多种的特性。我们可以利用不同类型的溶剂制造出特定的化学清洗剂来清除基材中的特定污染物。有些清溶剂型清洗剂能够清除塑料基材上的特定油墨,而其它类型的清洗剂则无法达到清洁效果。

易燃溶剂与非易燃溶剂

       选择溶剂型清洗剂时,往往第一个问题是选择易燃型清洗剂、还是选择非易燃型的清洗剂。如果选择易燃型清洗剂,须要求使用环境安全,并且不存在可燃性火源,空气流通良好,并且可以满足所有的EHS规则。那么一般来讲,易燃型清洗剂的价格要比非易燃型清洗剂便宜得多。然而,如果使用环境不能够满足易燃型清洗剂的要求,那么只能去选择非易燃型清洗剂。

 溶剂的挥发速度

       快速挥发型溶剂在工业生产过程中是非常受用的,而其它的溶剂只有在较高温度才会挥发。那些快速挥发型的清洗剂非常适合于流水线作业和要求快速清洗的场合,而那些挥发慢的清洗剂更适合于高温浸泡清洗工艺。没有一种溶剂可以适用于所有的清洗工艺应用。此外,挥发速度较慢的挥发性有机化合物不太可能形成大量的废气孔排放,它可能需要增设独立的干燥工序。

溶剂的表面张力

      凡作用于液体表面,使液体表面积缩小的力,称为液体表面张力。材料的表面张力越低,材料湿润表面的能力就越强,而且涂层越薄。当表面张力很高时,液体会聚集在一起形成液滴。一般来说,溶剂型清洗剂比水基型清洗剂的表面张力更低,能够渗透到密闭的区域,去清除污染物,而且无残留。

溶剂型清洗剂的安全问题

       一般来讲,在通风良好的区域使用溶剂型清洗剂,应正确佩戴个人防护设备,以减少直接接触。同时遵循制造商发布的SDS中的建议事项。许多溶剂型清洗剂越来越关注VOCs的含量,挥发性有机化合物是在常温下容易挥发并变为气态的物质,它易于形成气相物质影响到环境和员工的职业健康。这是低挥发性有机化合物或无挥发性有机化合物溶剂正成为用户的主要选择的原因之一,因为每个工厂都希望通过使用这类溶剂型清洗剂而达到环境空气质量标准,减少员工的职业危害因素并改善工厂的环境指标。
 

       使用不含VOCs的溶剂型清洗剂时,需要去权衡各种各样的影响阴虚。一是可能增加清洗工艺的干燥时间,这是基于水基型和基于溶剂型清洗剂的清洗工艺情况对比的。减少VOCs对环境影响的方法之一是在混合物中加入缓慢挥发的助剂,以减少VOCs对环境的影响。这可以是添加一些像油一样的物质,或者在某些情况下向清洗剂中添加水混合物。无论在何种情况下,都可能需要增设额外工艺过程,包括清洗、干燥或溶剂回收过程,以满足所需的工艺要求。
 

        另一个折衷方案是使用不含VOC的材料,如丙酮、硅氧烷和PCBTF。虽然这些溶剂通常清洁能力很强,但是它们属于低闪点易燃型物质,而且丙酮和PCBTF有很浓的气味。丙酮的成本相对较低,但PCBTF和硅氧烷的成本要高得多;其他不含VOCs的物质,如HFC-43-10mee,在单独使用时,没有足够的清洁力,必须与其他较强的溶剂混合,以提高清洁力。

水基型清洁剂

       水基型清洁剂不仅能溶解污染物,还能与污染物发生化学反应,使其更容易在水中溶解。例如,有些物质会更容易与酸性溶液反应或溶解(PH值为7或更低)。柠檬(柠檬酸)、醋(醋酸)、软饮料(碳酸和磷酸)和汽车电池(硫酸)中都含有一些常见的酸性物质。其他材料更容易与PH值大于7的溶液反应或溶解,这些溶液是碱性的。一些常见的腐蚀性物质是氨、漂白剂(次氯酸钠)、烧碱(氢氧化钠)和烤箱清洁剂(主要成份为氢氧化钠)。大多水基型清洗剂含有多种其他组份,用以提高清洗的能力,这些其它的组分包括:
 

1. 表面活性剂—具有润湿性和乳化性的材料,能将污染物带入无法溶解的溶液中

2. 建筑用材料—通过在溶液中加入碱度来提高洗涤剂在水中的功效的材料

3. 乳化剂—能将油带入水溶液的液体,在水溶液中形成液体

4. 皂化物—与脂肪酸和其他羧基发生反应形成水溶性肥皂并溶解在水溶液中的物质

5. 隔离剂—在硬水中与钙、镁和其他金属结合,降低清洁剂的整体清洁能力。隔离剂一次可以与多个金属离子结合

6. 螯合剂—类似于隔离剂,但只与一个金属离子结合

水、溶剂、表面活性剂和皂化剂的组合与溶剂型清洗剂一样能够满足高效清洗的要求,但清洗过程往往需要根据污染物特性改变配方的组成。在高精度半导体或电子部件的清洁应用中,为减少污染物残留或离子残留,经常需要使用纯水进行漂洗。批量或在线式清洗系统通常都预设有清洗和干燥周期,以克服这些问题。

使用水基型清洗剂时的区别

水基型清洗剂的清洗能力与溶剂型清洗剂相当,但仍然会存在一定的区别:

1. 挥发:与溶剂清洁剂相比,水基清洁剂的挥发性要小得多。溶剂型清洗剂的挥发可以是瞬间的,也可以是长期的;而水基型清洗剂的挥发影响非常小,通常不会自行挥发,通常适合用于高低温浸泡清洗工艺。

2. 温度曲线:根据清洗剂和配方的不同,水基清洗剂的温度选择在室温到80℃之间。虽然这提供了大量的过程可变性,这还是比较小的区间范围;相比溶剂型清洁剂,其清洗的温度范围可以根据溶剂的种类而不同,从0℃到200℃都有。

3. 表面张力高:通常水基型清洗剂比溶剂型清洗剂的表面张力高。提高温度,使用不同的表面活性剂和乳化剂,并结合喷雾和干燥系统,可以克服这一缺点,但对于间隙最紧密的区域,表面张力低的溶剂具有优越的湿化和挥发能力。

4. 活性添加剂:一些添加到水基型清洗剂中的活性添加剂对不同的金属、塑料或油墨有很强的腐蚀性。一旦清洗了零件,就必须检查与零件的材料兼容性。这包括确保清洗过程中没有留下任何活性物质,并验证产品在所有预期环境中以预期的方式运行。这些材料中有少量可能导致漏电、镀层受损等多种缺陷。

5. 漂洗和干燥:如上所述,漂洗和干燥可以去除任何清洁成分和可溶解的污染物。尽管一些溶剂型清洗剂清洗工艺也需要漂洗和干燥过程,但是水基型清洗剂清洗工艺比气相清洗应用更为复杂。

6. 环境影响:环境影响问题同样适用于溶剂型和水基型清洗剂。全球、国家、州和市的法规正越来越多的限制着工厂对清洗剂和清洗工艺的选择。
 

a. 蒙特利尔和京都议定书限制了CFC(含氯氟烃)、HCFC(含氢氟烃)和HFC(含氢氟烃)等因臭氧损耗、全球变暖和其他环境问题而产生的物质的种类;
 

b. 国家和应急管理部关于《职业病防治法》的实施条例,设置了员工接触有毒化学品的限值;

c. VOCs挥发性有机化合物排放,受到更为严格的监管;

d. 有害空气污染物(HAPs)是指已知或怀疑引起癌症或其他严重健康影响的污染物,如生殖效应或出生缺陷,或不良环境影响。有些溶剂被认为是一种HAP,一般来说,基于水的化学反应不包含HAPs。

这些监管压力迫使制造商评估新的清洗剂和清洗工艺时应满足法规要求。因此,水基型清洗剂在各个行业的应用都将变得越来越普遍。

哪一种清洁化学最适合你?

       这两种清洗剂技术都有可能在性能方面非常出色! 然而,清洗能力始终取决于从被清洗污染物、被清洗工件基材以及生产线清洗工艺条件制约和要求。为了达到最佳的清洗效果,这三个因素必须同时考量。

     在水基型清洁剂和溶剂型清洗剂之间做出选择,就必须评估工件的独特应用、要求和目标。然后,考虑解决方案的安全性、性能和成本。一种专门用于清除某项污染物的清洗剂可能无法清除机器的润滑脂,一种在SUS材质上有良好的清洁性能的清洗剂可能与玻璃镜片不兼容,一种清洗机加工油脂的清洗剂可能无法对液氧管线进行清洁,等等。总之,如果不充分了解并评估用户的特殊情况,就不可能对溶剂型或水基型清洗剂的优越性做出全面可信的判断。幸运的是,即使有越来越多的要求,我们仍然有众多的选择,包括溶剂型清洗剂和水基型清洗剂。

这就是我们对溶剂型清洗剂和水基型清洗剂的比较研究。希望你们发表您的问题和评论。如果您需要帮助,请与我们的产品专家联系。我们将竭诚为您选择合适的产品。(热线电话:400-999-1229


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