3. Avfettning. Vad har rengöringen för uppgift?

Transkript

1 3. Avfettning Ytors egenskaper blir allt viktigare i modern industriproduktion. Det som orsakar detta är ökande kvalitetskrav bl. a på korrosionsbeständighet samt de ökande krav som nya ytbeläggningar ställer på rengöring. Även yttre och inre miljökrav kommer här in i bilden, vilket medfört att vattenbaserad avfettning ökat i betydelse. Avfettningen har en avgörande betydelse för fortsatt ytbehandling eftersom ett dåligt avfettat gods går sämre eller inte alls att beta. Rengöring bidrar egentligen inte till att höja förädlingsvärdet på råvaran och är således ingen önskvärd process. Emellertid är rengöringen av avgörande betydelse för fortsatt ytbehandling. Vad har rengöringen för uppgift? Generellt kan man säga att den skall avlägsna kontamineringsprodukter i form av rester från tidigare processteg. Dessa produkter har oftast sitt ursprung från olika kolväteföreningar (fett, olja mm.). Genom att de omvandlas under tillverkningens gång (pressning, värmebehandling osv) blir vissa reaktionsprodukter mycket svåravlägsnade. Det är viktigt att tvättsystemet (avfettningen) har en fullgod teknisk prestanda. Idag ställer vi kravet att det skall vara både resurssnålt (energi och kemikalieåtgång) och ha liten miljöpåverkan. Önskemålet är naturligtvis att optimera hela processkedjan dvs välja bearbetningsfetter, oljor och rengöringsmedel, som passar ihop och klarar renings- och recirkulationssystem. Detta är dock oftast svårt för varmförzinkaren att påverka, om han inte har ett bra samarbete med kunden. Sett ur produktionssynpunkt kan man säga att man vill nå erforderlig renhetsgrad till minsta möjliga kostnad. Med erforderlig renhetsgrad menar man att det inte får påverka efterkommande behandlingssteg negativt. Viktiga faktorer vid val av avfettningsmedel är: koncentration av medlet rengöringstid ph temperatur analysmöjlighet miljöpåverkan När det gäller rengöring begränsar sig denna lilla avfettningsdel till rengöring av stål före varmförzinkning. Generellt kan man säga att följande faktorer påverkar rengöringsresultatet: - Mängd av föroreningar på godsytan - Typ av förorening - Tidens inverkan på föroreningen efter påföring (lagring, fukt, temperatur) - Godsytans utseende - Val av tvättmedel - Anläggningsstruktur och påverkande faktorer (ex. omrörning) Det är mycket svårt för ett enda tvättmedel att klara av alla föroreningar, som kan förekomma på en yta, så oftast blir det en kompromiss d v s en avfettning som nöjaktigt klarar av de föroreningar som finns.

2 3.1. Tvättmedel Det är viktigt att avfettningen har en fullgod teknisk prestanda och är anpassad till övriga produktions- och vattenbehandlingsprocesser. Den skall vara både effektiv och resurssnål och helst ha liten eller ingen miljöpåverkan. Viktiga faktorer vid val av avfettningsmedel är: - Medlets koncentration - Rengöringstid - ph-värde - Temperatur och därmed energiåtgång - Analysmöjlighet - Miljöpåverkan Överkurs börjar Tvättmedlen innehåller oorganiska komponenter samt tensider och är alkaliska eller neutrala. Oorganiska builders: - Alkali / Kalium/Natriumhydroxid (förtvålar, ökar ph-värdet, elektriskt ledande) - Borater (buffert) - Karborater (stabiliserar ph-värdet) - Fosfater (avlägsnar pigmentsmuts) - Polymerfosfater (komplexar) - Silikater (smutsbärare, inhibitor). Silikater kan ge kiselsyra vid betning, vilket i sin tur kan ge svarta fläckar vid varmförzinkning och även en högre zinkförbrukning genom sandelineffekt. Tensider: - Anjoniska (sulfonsyresalter) - Nonjoniska (dodecylalkoholer) - Katjoniska (dodecyltrimetylammoniumklorid) Tabell 1 Alkali Karbo- Silikat Ortofosfat Polyfosfat Borat A-tensid N-tensid K-tensid nat = Krackningsämnen 2= Förtvålningsämnen 3= Emulgeringsämnen 4= Smutsbärande ämnen 5= Inhibering 6= Kalkbindning 7= Vätmedel 8= Sköljmedel I tabell 1 beskrivs ingående ämnens funktion där 4 = mycket bra, 3 = bra, 2 = god, 1= dålig och 0 = mycket dålig Överkurs slut För stål används ofta högalkaliska tvättbad där ingående ämnen är alkali, fosfater, silikater, komplexbindare och tensider. Medelalkaliska tvättbad (ph 9-12) använder inget alkali men är annars av samma sammansättning som högalkaliska bad utom silikater, som utbyts mot

3 karbonater. Dessa kan också användas på stål men används liksom neutrala bad mer till tvättning av känsligare gods. Ett annat tvättbadssystem, kallat biologisk avfettning, bygger på bakterier, som käkar upp oljan. Till skillnad mot alkaliska tvättbad där oljan måste spjälkas av, blir kvarvarande rester endast döda bakterier och fasta partiklar, som avskiljes i en separator. I ett sådant bad kan således mindre mängd emulgeringsmedel användas. Temperaturen får inte överstiga drygt 40 grader eftersom bakterierna dödas vid högre temperatur. ph-värdet skall vara över 9.4. Temperatur och ph-värde begränsar i viss mån i metodens användning. Även sur avfettning i bad innehållande bl. a fosforsyra förekommer. En viktig sak är också att produkterna skall vara biologiskt nedbrytbara ur miljösynpunkt Temperatur, typ och föroreningsmängd Energiförbrukningen beror på badets volym, badytans storlek och karets isolering. En sänkning av temperaturen från 80 C till 40 C minskar energiåtgången med ca 75 %. Ofta är energikostnaden större än kemikaliekostnaden, vilket kan vara något att tänka på när man jagar kostnader. Det är viktigt att försöka få reda på vilka föroreningar, som kan finnas på godsytan före varmförzinkningen. Varmförzinkar man seriegods kan man försöka påverka de medel, som behövs i tillverkningen så att de kan avlägsnas med den förbehandling man har. Det är viktigt att alla tillverkare genom varmförzinkaren får reda på vilka förutsättningar, som gäller och detta bör också ligga i allas intresse, eftersom det ofta kostar pengar. Det här är naturligtvis lättare sagt än gjort eftersom många tillverkare har dålig kunskap om de oljor de använder (ofta så finns det dock en innehållsdeklaration för produkten) I tabell 2 nedan finns de vanligaste föroreningstyperna och vid vilken bearbetningsmetod de uppkommer (x). Tabell 2. Föroreningar som kan förekomma på godsyta. Föroreningstyp Bearbetningsmetod Mineralolja x x x x x x x x x Vegetabilisk olja x x x Konsistensfett x x x Vax x x Emulsion x x x x x x Syntetiska vätskor x x Tvål x x x x Stearater x x x x Svetsspray x Harts x Skärande bearbetning 2. Polering 3. Klippning 4. Valsning 5. Bockning 6. Dragning 7. Extrudering 8. Varmformning 9. Kallformning 10. Lödning 11. Svetsning 12. Värmebehandling

4 Särskilt besvärliga kan skäroljor med klorerade eller svavelhaltiga tillsatser vara att få bort vid avfettningen. I vissa fall skulle ett reningssteg direkt efter bearbetningsprocessen (återvinning) vara betydligt effektivare än att vänta tills godset kommer till varmförzinkaren Föroreningstiden - Godsytans utseende - oxiders inverkan När föroreningarna torkat in på stålytan kan de vara mycket svårare att avlägsna än när de är våta och nybildade. Vidare förändras den ursprungliga produkten med tiden, vilket kan göra den svårare att avlägsna. Då kan det krävas både längre rengöringstider liksom eventuell insats av någon form av mekanisk påverkan för att inte godset skall uppvisa svarta fläckar vid varmförzinkningen. Föroreningarnas vidhäftning till godset beror i hög grad på stålytans utseende. Vissa oljor (mineralolja) binds fastare till en oxidfri yta medan andra (fettsyror med vegetabiliska oljetillsatser) binds hårdare till oxidrika ytor. En rå godsyta förstärker ovanstående och den binder också mer mängd av föroreningarna Utrustning - Underhåll och skötsel Tidigare klarade sig varmförzinkaren ganska bra med några betkar med tillsatt avfettningsmedel i syran. Detta fungerade någorlunda, vilket kunde ses på att man har en oljebemängd yta på syrabadet. Tyvärr följde denna olja med godset till flusstäcket i varmförzinkningsbadet, vilket kunde få till följd att man fick svarta fläckar vid varmförzinkningen och dessutom en förstörd fluss. Idag ställs betydligt större krav på varmförzinkningskiktet framför allt om det skall målas (Duplexbehandling). En ordentlig förbehandling kräver en god avfettning av godset så att man inte får problem senare i processen. Utrustningens art och platsutrymme är beroende av den metod man väljer och här har kemikalieleverantörerna lite olika åsikter om hur man löser det hela. Därför är det inte helt oväsentligt, att man är lite kunnig i förbehandlingsproblematiken så att inte investerar alldeles galet. Hur bra avfettningsbad jag än har, så fungerar det inte utan kontroll och underhåll. Kräv av din leverantör att han förser dig med enkla och lättfattliga kontrollmedel samt att han tillsammans med dig gör upp rutiner för kontroll och underhåll. I det sammanhanget försöker du också lära dig lite mer om de olika medlens funktion t ex, vad som händer om det blir för lite eller för mycket av det goda. Det är inte meningen att du skall bli kemist men en allmänbildning och lite till sitter aldrig fel. Även om livslängden på avfettningsbaden är god kommer förr eller senare den dag då de måste omhändertas. Förutom tillsatta kemikalier kan det finnas tillsatsämnen från bearbetningsvätskor samt klorerade organiska föreningar. Dessa klorerade föreningar kan vara svårnedbrytbara, bioackumulerbara och toxiska. Troligen kommer inte neutralisering och utfällning att räcka till i framtiden utan andra tekniker såsom ultrafiltrering, omvänd osmosfiltrering eller aktivt kol kommer till Avfettningens betydelse En av avfettning väl rengjord godsyta är av största betydelse för både den fortsatta förbehandlingsprocessen som varmförzinkningsresultatet. En enkel koll kan vara att slå lite

5 vatten på den avfettade godsytan. Breder vattnet ut sig är det okej men vill vattnet bilda små pärlor på ytan är avfettningsresultatet dåligt. Dålig avfettning kan resultera i: - Betningen fungerar ej liksom resten av processen. - Zinkskiktet får svarta fläckar. - Zinkskiktet kan få dålig vidhäftning. Vid val av avfettningsmedel hänvisas till samråd med kemikalieleverantören. Det är dock i många fall helt avgörande för varmförzinkningsresultatet.