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全自动表面张力仪在稳定工业清洗质量发挥重要作用

2021-7-27T14:20:06 阅读量:692

在工业清洗工艺中,零部件清洗不充分容易造成产品的表面质量不良,从而导致成本增加。只有在清洁过程中根据工件的污染程度、数量及清洁池的情况调整清洁池的清洁剂剂量或更换清洁槽液体,才能保证工件的清洗质量。德国析塔SITA全自动表面张力仪通过对液体表面张力的测量来检测有效表面活性剂的浓度,使适当地使用表面活性剂成为可能。

零部件湿法清洗工艺介绍

零部件清洗可以分为2种类型:一种是用溶剂清洗,一种是水清洗方法。

溶剂清洗用非极性溶剂去除非极性污染物,这些溶剂材料和几何形状独立,有着良好的蠕变性能和快速干燥,使得颜料,颗粒和无机盐被适当去除,在实际应用中这些溶剂主要是改性醇、烃、全氯乙烯。

水清洗方法主要使用清洁剂和水,将不同的物质组合起来,具有广泛的除油,除金属颗粒和盐的效果,为达到这个目的,需要非常精确的化学品的组合适应各种不同的应用。


如何选择合适的方法对化学物质浓度进行频繁地监控?

第一步:了解作用机制:确定清洁工艺(喷涂,电镀)、需要去除的杂质(亲水或疏水)和表面活性剂的组成成分

第二步:选择合适的测量方法

第三步:样本测量

第四步:定义极限值:在测试中,确定测试的极限值非常重要。一般情况下,2种化学物质组合可以增加清洁效果

第五步:确定测试方案

水性清洁成分的描述

表面活性剂的作用是润湿要清洗的部件表面,去除油污,分散和稳定清洗液中的污染物。

促净剂可以创造一个酸性或碱性环境,用来去除金属颗粒,氧化物和盐,同时保护金属表面(如防腐蚀)。

表面活性剂和促净剂之间存在着协同效应,可以相互补充以获得最佳的清洗效果。

      

表面活性剂消耗

如下图,促净剂和表面活性剂的浓度随着时间而下降。后续剂量基于促净剂的滴定效果来确定的。表面活性剂按照比例加入,这种表面活性剂的消耗很高。


下图显示了清洗槽的维护(过滤)也会导致表面活性剂的消耗。因为表面活性剂在过滤器表面积聚。清洗剂的添加量需要根据消耗情况单独补充。



有效检测促净剂和表面活性剂浓度

促净剂检测方法

在实际应用中,对促净剂浓度的检测通常有以下几种测量方法:

☛酸碱滴定法,这是常见的湿化学中和反应,根据化学品供应商的要求执行和计算液体中的酸/碱浓度。


☛电导率测量方法:计算溶解盐的总和参数,通常与电解液的浓度成正比,每种浓度的特性曲线取决于产品的清洁情况。

☛超声波测量方法:对于含盐和不含盐的产品都有效,浓度的测量通过声波速度、液体阻抗和密度确定。

表面活性剂检测方法

色谱法和电位滴定法是很好的测定表面活性剂的实验室技术方法,这些方法需要时间和专业的实验室设备,无法在生产工艺过程中使用。在实际应用中,光度比色皿试验法用试剂盒测定表面活性剂的化学显色反应,可以有效监控相对清澈的溶液。

气泡压力法是测定液体表面张力的物理方法,从而间接测定表面活性剂含量。

使用表面张力仪对清洗槽的表面活性剂的测量

1.气泡的产生和变化

如图,左边是温度传感器,右边是黑色的毛细管,毛细管浸没在液体中,空气流过毛细管,并且在毛细管尖端处形成气泡,在气泡产生的过程中,内部压力产生变化,表面活性剂影响液体内部压力。

下图显示了气泡的形成和压力的变化,在最左边,此时表面压力最小,随着气泡越变越大,压力也随之增加达到最大压力,然后气泡膨胀,压力再次下降。测量最大压力和最小压力之间的差值,从而得出表面张力值。如图所示的X轴是气泡寿命,这个测量时间是可以调整的。


2.如何监控在清洗工艺中的表面活性剂?

气泡是表面活性剂移动到新的表面的过程,如图所示清洗槽中,黄色是油脂,蓝色是表面活性剂,红色为游离表面活性剂,金属表面有一些蓝色表面活性剂和绿色促净剂。在清洗槽中插入毛细管,毛细管处形成的气泡是一个新的表面,游离表面活性剂会移动到这个新表面,由于已经与油脂结合的表面活性剂不会移动,因此只记录了游离表面活性剂,这些游离表面活性剂可用于接下来的清洗工艺。气泡在毛细管中停留的时间越长,检测到占据新界面的表面活性剂越多,因此,气泡寿命是一个影响参数。


3.确定影响参数气泡寿命

如图所示,3条表面张力曲线,最上面的曲线是水的表面张力曲线,在清洗水中存在一些表面活性剂,这段时间没有存在发生任何的反应,因此表面张力不变。


但是大量表面活性剂存在溶液中,会很快用表面活性剂填充气泡,直到完全占据气泡表面,因此这是一个与时间相关的动态过程。

气泡寿命是指表面活性剂在气泡表面积聚的时间,是专门针对特定的表面活性剂浓度。气泡寿命是在测量中确定的。如上图中,用表面张力仪在不同的润湿时间和不同的气泡寿命阶段动态测量表面活性剂。溶液中的表面活性剂越少,气泡寿命越长。

如何在测量中确定气泡寿命?

使用德国SITA析塔动态表面张力仪测量清洗槽表面张力,这里将通过2个例子介绍如何确定择气泡寿命。

例子1:典型的清洗工艺

下图是一个典型的清洗工艺,可以看到使用动态表面张力仪t15测量不同浓度的表面活性剂表面张力,在图中有3种不同浓度的表面活性剂,其中浅蓝色的曲线是没有存在表面活性剂的水表面张力曲线,所以在30ms到60ms中,水中的气泡没有发生变化。在其他有表面活性剂的液体中,表面张力在选定时间内降低,在100ms的时候,表面张力显示出明显的差异,因此可以在100ms的时候测量样品表面张力,从而预测样品的表面活性剂浓度。在1s后,表面张力趋于平缓,差异逐渐缩小。


例子2:监测冲洗槽表面活性剂含量

下图是在不同的冲洗槽中,可以看到在60s的时候,表面张力呈现出巨大的差异,因此可以设置气泡寿命为60s来监测样品。



监控清洗槽实例

实例1:清洗槽监控表面活性剂

如下图,显示了清洗槽液在使用周期内的表面张力,水平线表示目标浓度超过和低于剂量的参考值。在清洗槽使用1周后,清洗槽液表面张力显著增加,原因是清洗剂量越来越少,但在促净剂作用下,清洗剂清洗掉更多的油污。通过上图可以看出,表面活性剂的剂量取决于促净剂浓度;表面活性剂含量远低于2%的应用浓度;气泡寿命控制在30ms。


案例2:清洗剂残留在漂洗槽

随着使用寿命的延长,样品的表面张力随着表面活性剂浓度的增加而下降。如图所示,颜色更深的水平线表面活性剂浓度更低,过量添加清洗剂也会使漂洗残留成为污染物,因此需要监控漂洗槽质量,因为在漂洗槽中表面活性剂较少,因此气泡寿命需要更长,为20s。



德国析塔SITA表面张力仪介绍

德国析塔SITA动态表面张力仪有几种型号,如析塔SITA Pro Linet15全自动动态及静态表面张力仪,SITA Science Line t100,SITA Dynotester+动态表面张力仪,SITA Clean Line ST在线表面张力仪等,用户可以根据自己的实际需要选择对应的型号。

德国析塔SITA动态表面张力仪Dynotester+具有以下特点:

☛快速精确测出动态表面张力值,重复性极好

☛简单的预参数化测量

☛基于特征曲线的表面活性剂浓度显示

☛参考值和实际值的简单比较

 

德国析塔SITA全自动动态及静态表面张力仪Pro Line t15

☛快速精准测出动态及静态表面张力值,重复性极好

☛自动调节气泡寿命

☛在线型号可在生产线上连续测量 


德国析塔SITA在线表面张力仪Clean Line ST

☛动态表面张力的在线测量

☛通过管理控制工艺过程,提高产品质量

☛按消耗量自动配制表面活性剂

翁开尔是德国析塔SITA中国独家代理,负责德国SITA析塔系列产品如全自动表面张力仪,表面清洁度仪,泡沫仪等产品在中国的销售,技术支持等,欢迎致电【400-6808-138】咨询。

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