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全自動表面張力儀在穩定工業清洗質量發揮重要作用

發布于:2021-07-27T14:07:06 閱讀次數:185

在工業清洗工藝中,零部件清洗不充分容易造成產品的表面質量不良,從而導致成本增加。只有在清潔過程中根據工件的污染程度、數量及清潔池的情況調整清潔池的清潔劑劑量或更換清潔槽液體,才能保證工件的清洗質量。德國析塔SITA全自動表面張力儀通過對液體表面張力的測量來檢測有效表面活性劑的濃度,使適當地使用表面活性劑成為可能。

零部件濕法清洗工藝介紹

零部件清洗可以分為2種類型:一種是用溶劑清洗,一種是水清洗方法。

溶劑清洗用非極性溶劑去除非極性污染物,這些溶劑材料和幾何形狀獨立,有著良好的蠕變性能和快速干燥,使得顏料,顆粒和無機鹽被適當去除,在實際應用中這些溶劑主要是改性醇、烴、全氯乙烯。

水清洗方法主要使用清潔劑和水,將不同的物質組合起來,具有廣泛的除油,除金屬顆粒和鹽的效果,為達到這個目的,需要非常精確的化學品的組合適應各種不同的應用。


如何選擇合適的方法對化學物質濃度進行頻繁地監控?

第一步:了解作用機制:確定清潔工藝(噴涂,電鍍)、需要去除的雜質(親水或疏水)和表面活性劑的組成成分

第二步:選擇合適的測量方法

第三步:樣本測量

第四步:定義極限值:在測試中,確定測試的極限值非常重要。一般情況下,2種化學物質組合可以增加清潔效果

第五步:確定測試方案

清洗工藝對化學物質進行監控

水性清潔成分的描述

表面活性劑的作用是潤濕要清洗的部件表面,去除油污,分散和穩定清洗液中的污染物。

促凈劑可以創造一個酸性或堿性環境,用來去除金屬顆粒,氧化物和鹽,同時保護金屬表面(如防腐蝕)。

表面活性劑和促凈劑之間存在著協同效應,可以相互補充以獲得最佳的清洗效果。

水性清潔成分      助劑

表面活性劑消耗

如下圖,促凈劑和表面活性劑的濃度隨著時間而下降。后續劑量基于促凈劑的滴定效果來確定的。表面活性劑按照比例加入,這種表面活性劑的消耗很高。

促凈劑和表面活性劑的濃度隨著時間而下降

下圖顯示了清洗槽的維護(過濾)也會導致表面活性劑的消耗。因為表面活性劑在過濾器表面積聚。清洗劑的添加量需要根據消耗情況單獨補充。

清洗槽的維護(過濾)也會導致表面活性劑的消耗


有效檢測促凈劑和表面活性劑濃度

促凈劑檢測方法

在實際應用中,對促凈劑濃度的檢測通常有以下幾種測量方法:

?酸堿滴定法,這是常見的濕化學中和反應,根據化學品供應商的要求執行和計算液體中的酸/堿濃度。

酸堿滴定法/電導率法/超聲波測量法

?電導率測量方法:計算溶解鹽的總和參數,通常與電解液的濃度成正比,每種濃度的特性曲線取決于產品的清潔情況。

?超聲波測量方法:對于含鹽和不含鹽的產品都有效,濃度的測量通過聲波速度、液體阻抗和密度確定。

表面活性劑檢測方法

色譜法和電位滴定法是很好的測定表面活性劑的實驗室技術方法,這些方法需要時間和專業的實驗室設備,無法在生產工藝過程中使用。在實際應用中,光度比色皿試驗法用試劑盒測定表面活性劑的化學顯色反應,可以有效監控相對清澈的溶液。

氣泡壓力法是測定液體表面張力的物理方法,從而間接測定表面活性劑含量。

使用表面張力儀對清洗槽的表面活性劑的測量

1.氣泡的產生和變化

如圖,左邊是溫度傳感器,右邊是黑色的毛細管,毛細管浸沒在液體中,空氣流過毛細管,并且在毛細管尖端處形成氣泡,在氣泡產生的過程中,內部壓力產生變化,表面活性劑影響液體內部壓力。

氣泡產生

下圖顯示了氣泡的形成和壓力的變化,在最左邊,此時表面壓力最小,隨著氣泡越變越大,壓力也隨之增加達到最大壓力,然后氣泡膨脹,壓力再次下降。測量最大壓力和最小壓力之間的差值,從而得出表面張力值。如圖所示的X軸是氣泡壽命,這個測量時間是可以調整的。

氣泡的形成和壓力的變化

2.如何監控在清洗工藝中的表面活性劑?

氣泡是表面活性劑移動到新的表面的過程,如圖所示清洗槽中,黃色是油脂,藍色是表面活性劑,紅色為游離表面活性劑,金屬表面有一些藍色表面活性劑和綠色促凈劑。在清洗槽中插入毛細管,毛細管處形成的氣泡是一個新的表面,游離表面活性劑會移動到這個新表面,由于已經與油脂結合的表面活性劑不會移動,因此只記錄了游離表面活性劑,這些游離表面活性劑可用于接下來的清洗工藝。氣泡在毛細管中停留的時間越長,檢測到占據新界面的表面活性劑越多,因此,氣泡壽命是一個影響參數。

表面活性劑移動

3.確定影響參數氣泡壽命

如圖所示,3條表面張力曲線,最上面的曲線是水的表面張力曲線,在清洗水中存在一些表面活性劑,這段時間沒有存在發生任何的反應,因此表面張力不變。

表面張力曲線

但是大量表面活性劑存在溶液中,會很快用表面活性劑填充氣泡,直到完全占據氣泡表面,因此這是一個與時間相關的動態過程。

氣泡壽命是指表面活性劑在氣泡表面積聚的時間,是專門針對特定的表面活性劑濃度。氣泡壽命是在測量中確定的。如上圖中,用表面張力儀在不同的潤濕時間和不同的氣泡壽命階段動態測量表面活性劑。溶液中的表面活性劑越少,氣泡壽命越長。

如何在測量中確定氣泡壽命?

使用德國SITA析塔動態表面張力儀測量清洗槽表面張力,這里將通過2個例子介紹如何確定擇氣泡壽命。

例子1:典型的清洗工藝

下圖是一個典型的清洗工藝,可以看到使用動態表面張力儀t15測量不同濃度的表面活性劑表面張力,在圖中有3種不同濃度的表面活性劑,其中淺藍色的曲線是沒有存在表面活性劑的水表面張力曲線,所以在30ms到60ms中,水中的氣泡沒有發生變化。在其他有表面活性劑的液體中,表面張力在選定時間內降低,在100ms的時候,表面張力顯示出明顯的差異,因此可以在100ms的時候測量樣品表面張力,從而預測樣品的表面活性劑濃度。在1s后,表面張力趨于平緩,差異逐漸縮小。

典型的清洗工藝動態表面張力

例子2:監測沖洗槽表面活性劑含量

下圖是在不同的沖洗槽中,可以看到在60s的時候,表面張力呈現出巨大的差異,因此可以設置氣泡壽命為60s來監測樣品。

監測沖洗槽表面活性劑含量


監控清洗槽實例

實例1:清洗槽監控表面活性劑

如下圖,顯示了清洗槽液在使用周期內的表面張力,水平線表示目標濃度超過和低于劑量的參考值。在清洗槽使用1周后,清洗槽液表面張力顯著增加,原因是清洗劑量越來越少,但在促凈劑作用下,清洗劑清洗掉更多的油污。通過上圖可以看出,表面活性劑的劑量取決于促凈劑濃度;表面活性劑含量遠低于2%的應用濃度;氣泡壽命控制在30ms。

清洗槽監控表面活性劑

案例2:清洗劑殘留在漂洗槽

隨著使用壽命的延長,樣品的表面張力隨著表面活性劑濃度的增加而下降。如圖所示,顏色更深的水平線表面活性劑濃度更低,過量添加清洗劑也會使漂洗殘留成為污染物,因此需要監控漂洗槽質量,因為在漂洗槽中表面活性劑較少,因此氣泡壽命需要更長,為20s。

清洗劑殘留在漂洗槽


德國析塔SITA表面張力儀介紹

德國析塔SITA動態表面張力儀有幾種型號,如析塔SITA Pro Linet15全自動動態及靜態表面張力儀,SITA Science Line t100,SITA Dynotester+動態表面張力儀,SITA Clean Line ST在線表面張力儀等,用戶可以根據自己的實際需要選擇對應的型號。

德國析塔SITA動態表面張力儀Dynotester+具有以下特點:

?快速精確測出動態表面張力值,重復性極好

?簡單的預參數化測量

?基于特征曲線的表面活性劑濃度顯示

?參考值和實際值的簡單比較

析塔SITA動態表面張力儀 析塔SITA動態表面張力儀

德國析塔SITA全自動動態及靜態表面張力儀Pro Line t15

?快速精準測出動態及靜態表面張力值,重復性極好

?自動調節氣泡壽命

?在線型號可在生產線上連續測量 

析塔SITA全自動動態及靜態表面張力儀Pro Linet15

德國析塔SITA在線表面張力儀Clean Line ST

?動態表面張力的在線測量

?通過管理控制工藝過程,提高產品質量

?按消耗量自動配制表面活性劑

析塔SITA在線表面張力儀ST

翁開爾是德國析塔SITA中國獨家代理,負責德國SITA析塔系列產品如全自動表面張力儀,表面清潔度儀,泡沫儀等產品在中國的銷售,技術支持等,歡迎致電【400-6808-138】咨詢。

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