劉德明 屠文浩
1 安徽鑾威化工科技開發(fā)有限公司
2 嘉興奧茲化工有限公司
本文就泡沫的產(chǎn)生和泡沫對金屬加工行業(yè)的影響及危害進行了探討,介紹了消泡劑的基本特性、工作原理以及金屬加工用消泡劑的類型和應用,分析了制約金屬加工用消泡劑發(fā)展的主要問題,提出了未來金屬加工用消泡劑的研發(fā)重點。
泡沫是金屬加工生產(chǎn)經(jīng)常遇到的一個重要且嚴重的問題,其主要存在于金屬加工液、金屬清洗劑、潤滑油等的生產(chǎn)和使用過程中以及廢水處理工藝中。由于大量使用了表面活性劑、油酸或妥爾油等,導致金屬加工液、金屬清洗劑、潤滑油等的生產(chǎn)和使用過程中產(chǎn)生大量泡沫,嚴重影響其灌裝、使用、廢水排放及金屬或金屬切口的美觀性,因此,解決金屬加工行業(yè)的泡沫問題尤為重要。
泡沫的危害問題已經(jīng)被金屬加工行業(yè)認識并日益重視起來,金屬加工行業(yè)工作者對控制泡沫的方法也進行了研究和探索。
一般來說,金屬加工行業(yè)消除或減輕泡沫的方法有2 類:
◇一種方法是研究開發(fā)無泡型產(chǎn)品,通過優(yōu)化產(chǎn)品配方和工藝來解決泡沫的產(chǎn)生。此方法給金屬加工行業(yè)工作者研究開發(fā)產(chǎn)品提出了非常高的要求,并給企業(yè)增加大量的研發(fā)和優(yōu)化改造工藝的資金投入的負擔。
◇另一種方法是化學除泡法,通過添加消泡劑來控制泡沫。此方法不需要企業(yè)增加研發(fā)和優(yōu)化改造工藝的資金投入,不會改變生產(chǎn)工藝,使用簡單,便于操作,深受企業(yè)的好評。
消泡劑是一種消除泡沫或脫除氣泡的功能性助劑。消泡劑具有“不溶于或微溶于起泡介質(zhì)”和“表面張力比起泡介質(zhì)更低”的特性,它在起泡介質(zhì)中是以細小微粒的形態(tài)分散存在的[1]。
消泡劑的工作原理有多種說法,較常規(guī)的解釋是由于消泡劑具有低的表面張力和良好的滲透性,其吸附在泡膜表面時使局部表面張力降低,干擾被消泡物質(zhì)氣液界的表面張力,因泡膜表面張力不均勻而破泡,導致消泡效果。當消泡劑加到泡沫介質(zhì)中,消泡粒子分散到泡的表面時,能有效地降低接觸點的表面張力,在泡外皮引起一個薄弱點,受力失衡,從而引起泡沫破裂,擠在一起的泡沫由于臨近處泡沫的破裂,引起不穩(wěn)定態(tài),加快引起連續(xù)破泡的效果,直至最后達到穩(wěn)定態(tài)。
消泡劑的評估一般涉及到消泡性能、抑泡性能、稀釋穩(wěn)定性、儲存穩(wěn)定性、離心穩(wěn)定性、抗剪切性能、相容性等,但不同消泡劑的評價重點不同。
消泡劑具有很強的選擇適用性,不具有通用性。不同的行業(yè)不同的工序要選用不同的消泡劑,消泡劑具有多樣性。因此,如何更準確和更接近生產(chǎn)實際地評估消泡劑的性能,是消泡劑制造方和使用方都關心的問題[2]。
溶劑型消泡劑是金屬加工行業(yè)早期所采用的消泡劑,如:動物油、植物油、煤油、柴油、石油、磷酸三丁酯等。這類消泡劑密度比水低,不溶于起泡介質(zhì),不能均勻地分散在起泡介質(zhì)中,相容性差,所以此類消泡劑消除泡沫或脫除氣泡的功能不能有效發(fā)揮。此類消泡劑的工作效率低,金屬表面或切口處容易出現(xiàn)殘留物或油污,會影響金屬加工液、金屬清洗劑、潤滑油等產(chǎn)品的效果,有時也會有氣味,影響車間的環(huán)境,給工人的身體帶來不良影響。
隨著金屬加工行業(yè)的發(fā)展,金屬加工行業(yè)工作者研發(fā)、試制、生產(chǎn)出了新一代的有機硅類消泡劑,此類消泡劑在金屬加工行業(yè)得到了廣泛的推廣和應用,并逐步取代了溶劑型消泡劑,提高了消泡劑的工作效率,改進了金屬加工行業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量,減少了金屬表面或切口處容易使出現(xiàn)殘留物或油污的現(xiàn)象,降低了環(huán)境污染和對工人身體的影響。
有機硅類消泡劑是由硅油、乳化劑、增效劑、聚醚等組分通過乳化的方式來制備的一種乳液型液體,根據(jù)所用原料和乳化方式的不同,其又分為水包油型和油包水型兩類。
有機硅類消泡劑具有良好的相容性,能均勻地分散在起泡介質(zhì)中。有機硅消泡劑是亞穩(wěn)定體系,所以它受到高溫或暴曬、暴凍、剪切、絮凝等時,其性能就會變差,甚至會出現(xiàn)破乳現(xiàn)象[3]。
有機硅類消泡劑是金屬加工行業(yè)和廢水處理工序使用較多的一類消泡劑。
根據(jù)金屬加工行業(yè)的實際應用經(jīng)驗得知,有機硅消泡劑只能用在某些對消泡劑的相容性要求不高的產(chǎn)品中,比如微乳切削液、半合成切削液、拉絲液;對相容性要求比較高的全合成切削液、金屬清洗劑和潤滑油,就不能使用有機硅類消泡劑。
隨著金屬加工行業(yè)的發(fā)展,金屬加工行業(yè)工作者從節(jié)能環(huán)保的觀點出發(fā),大力研發(fā)、試制、生產(chǎn)出了新型聚醚類消泡劑,大大降低了金屬表面或切口處出現(xiàn)殘留物或油污的概率,改進了金屬加工行業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量,降低了環(huán)境污染和對工人身體的影響。
根據(jù)金屬加工行業(yè)的實際應用經(jīng)驗得知,與有機硅消泡劑相比,聚醚類消泡劑具有更好的相容性,降低了金屬表面或切口處出現(xiàn)殘留物或油污的現(xiàn)象,但是,其消泡、抑泡性能要差于有機硅類消泡劑。聚醚類消泡劑主要用于對其相容性要求較高的產(chǎn)品,如全合成切削液、潤滑油等。
消泡劑是以細小微粒的形態(tài)分散在起泡介質(zhì)中的。消泡劑均勻分散的程度越高,其相容性越好,工作效率越高。
現(xiàn)階段,消泡劑在金屬加工行業(yè)已經(jīng)得到了良好的發(fā)展及應用,消泡劑的類型和種類也越來越多,由于消泡劑的使用,金屬加工行業(yè)的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和工作環(huán)境等得到提高。目前,金屬加工用消泡劑的發(fā)展存在一個主要問題:相容性對消泡劑選型和工作效率的影響,此問題的存在嚴重制約著消泡劑的發(fā)展及應用,并對金屬加工行業(yè)工作者研究、開發(fā)消泡劑提出了更高的要求。
為了更好地為金屬加工行業(yè)的企業(yè)提供支持,建議未來金屬加工用消泡劑的研究開發(fā)應重視這一問題——消除或降低相容性對消泡劑選型和工作效率的影響。如果此問題得到解決,金屬加工行業(yè)的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量會得到更大的提高。
本文就泡沫的產(chǎn)生和泡沫對金屬加工行業(yè)的影響及危害進行了探討。泡沫的產(chǎn)生會嚴重影響金屬加工行業(yè)的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和工作環(huán)境等,泡沫的問題必須要引起金屬加工行業(yè)工作者的重視,并加以解決。