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清洗行業(yè)中幾個重要領(lǐng)域及其問題
    1．ODS清洗劑
    ODS是消耗臭氧層物質(zhì)(ozone depleting substance)的縮寫．ODS在清洗行業(yè)中是指CFC—113、TCA，CTC三種清洗劑． ODS在中國清洗行業(yè)中具有特殊的重要意義：由于淘汰ODS．才引出了“中國清洗行業(yè)”的概念；淘汰ODS活動的不斷開展．也加速和帶動了清洗行業(yè)的快速發(fā)展．
    在精密工業(yè)清洗以及衣服干洗等民用清洗領(lǐng)域，ODS清洗劑和清洗設(shè)備的使用非常普遍．幾乎涉及所有工業(yè)領(lǐng)域。據(jù)調(diào)查，全國有近萬家企業(yè)．其中大部分是小消費企業(yè)，總用量超過1萬噸．
    眾所周知，臭氧層的破壞，是當(dāng)今人類社會面臨的最為嚴(yán)重的環(huán)境問題之一．為了保護(hù)臭氧層。國際社會于1985制定了<關(guān)于保護(hù)臭氧層的維也納公約)，1987年制定了<關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書)．中國政府于1989年12月加入了<維也納公約)，1 991年6月加入了<蒙特利爾議定書)．按照2000年3月得到聯(lián)合國多邊基金執(zhí)委會批準(zhǔn)的<中國清洗行業(yè)整體淘汰ODS計劃)，多邊基金資助中國政府5200萬美元，幫助中國清洗行業(yè)全面淘汰ODS清洗劑。中國將于2003年12月終止CTC作為清洗劑的使用；于2005年1 2月停止CFC-113清洗劑的生產(chǎn)和使用；于2009年1 2月終止TCA清洗劑的使用．
    2。精密清洗設(shè)備
    中國精密清洗設(shè)備的制造起步于20世紀(jì)90年代．之前，全國僅有幾家小型的生產(chǎn)企業(yè)．在中國超聲波清洗設(shè)備領(lǐng)域，波達(dá)公司曾經(jīng)占有非常重要的地位．90年代初．原電子部611廠的一個車間到深圳與外商合資成立了深圳波達(dá)公司．由于采用了國外比較新的技術(shù)和材料，生產(chǎn)的超聲波清洗機(jī)迎合了當(dāng)時大量新建生產(chǎn)企業(yè)需求，產(chǎn)品供不應(yīng)求，企業(yè)急劇膨脹．今天活躍在該領(lǐng)域的大多數(shù)企業(yè)，都與波達(dá)有著或多或少的關(guān)系，甚至現(xiàn)在很多企業(yè)的老板都曾經(jīng)是波達(dá)的員工。像目前國內(nèi)知名的深圳聯(lián)合。和科達(dá)。科偉達(dá)，科威信．現(xiàn)代等．據(jù)了解．當(dāng)時波達(dá)的構(gòu)成也比較復(fù)雜．既有國有企業(yè)，也有外資，還有金融機(jī)構(gòu)，可以說，波達(dá)代表了中國精密清洗設(shè)備發(fā)展初期的一個縮影．
    精密清洗設(shè)備是一種典型的非標(biāo)準(zhǔn)專用設(shè)備．要依據(jù)不同用戶的要求進(jìn)行設(shè)計生產(chǎn)．清洗同樣的產(chǎn)品，因為企業(yè)不同，投資不同，甚至使用場地不同，生產(chǎn)的清洗設(shè)備就可能有很大的差別。這種特點也決定了清洗設(shè)備一直性能差，難以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)等諸多問題．同時．大部分企業(yè)是1995年以后出現(xiàn)的，通常是幾個人籌到一點資金。拉到一個定單就設(shè)立公司．因此普遍存在投資少、加工手段簡陋．清洗工藝落后的先天不足．這些企業(yè)主要為了生存而奔波．顧不上考慮技術(shù)改造和技術(shù)進(jìn)步．長期以來，企業(yè)在低價位惡性競爭，產(chǎn)品技術(shù)含量低．缺乏高技術(shù)附加值，用戶普遍反映存在機(jī)械加工公差大。外觀粗糙。質(zhì)量差，關(guān)鍵部件容易損壞等問題．
    還有很多企業(yè)現(xiàn)在仍在使用上世紀(jì)90年代初波達(dá)引進(jìn)的超聲波電源和振頭，也就是國外70年代的技術(shù)．這種技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品使用龐大的鐵芯變壓器降壓．再用很大的電感和電容整流濾波．三極管振蕩變頻，可靠性差，容易出故障，效率極低，輸出頻率不穩(wěn)定．這在數(shù)字技術(shù)和開關(guān)電源非常普及的今天，與所處的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)極不相符．甚至有很多企業(yè)根本不知道超聲波清洗的基本機(jī)理，不知道究竟有多少能量轉(zhuǎn)換成為超聲能，很多企業(yè)標(biāo)出的超聲波功率可能只是電源的輸入功率．對于不同的清洗對象．什么是最佳工作頻率，溫度、時間．以及與溶劑的匹配，沒有人去研究。對于清洗效果缺乏理論研究和技術(shù)實驗依據(jù)，很多企業(yè)都是以能否洗干凈為目標(biāo)，依靠傳統(tǒng)的經(jīng)驗來設(shè)計．行業(yè)整體技術(shù)狀況令人擔(dān)憂．
    另一方面．市場的巨大需求．給這些粗獷型的企業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了機(jī)遇，設(shè)備產(chǎn)量和產(chǎn)值每年都在成倍增長，幾個企業(yè)也脫穎而出，成為行業(yè)骨干。針對用戶反映強(qiáng)烈的上述問題．
    2001年．四家國內(nèi)的清洗設(shè)備制造企業(yè)通過強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合．優(yōu)勢互補的方式，共同組建了深圳聯(lián)合環(huán)保設(shè)備有限公司。運用統(tǒng)一設(shè)計、集中采購、統(tǒng)一規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等手段，避免了清洗工藝落后。假冒偽劣材料和部件、加工粗糙等突出問題．降低了成本，保證了質(zhì)量，制造出一流的清洗設(shè)備，從根本上解決了以往國產(chǎn)設(shè)備外觀粗糙，可靠性差的問題．也扭轉(zhuǎn)了以往國際援助項目基本采用國外設(shè)備的局面，為清洗行業(yè)計劃的實施在國內(nèi)打下了設(shè)備方面的基礎(chǔ)．聯(lián)合公司的出現(xiàn)標(biāo)志著我國清洗設(shè)備行業(yè)一個新起點．
    3．清洗劑
    溶劑是一個很大的范疇，種類繁多，包括無機(jī)和有機(jī)兩大類．無機(jī)溶劑包括無機(jī)酸．鈉鹽，磷酸鹽、硅酸鹽等有機(jī)溶劑包括有機(jī)酸，烴類(石油類)、氯化物、氟化物，溴化物．醇類、聚硅氧烷。萜烯等．
    清洗劑的分類方法也很多，各國都不盡相同，我們通常分成水系，半水系、非水系清洗劑三大類．
    (1)水系
    水是最重要的清洗劑，有著其它任何清洗劑無法替代的作用和地位．普通的水很容易從自然界中得到，水有很強(qiáng)的溶解力和分散力．但是水的表面張力大．在使用中需要添加表面活性劑，以減小表面張力，增加表面濕潤性．在一般工業(yè)清洗中，酸，堿和水的配合比較常見，有些金屬用水洗要加入防銹劑；在精密和超精密工業(yè)清洗中．大部分要求將水制成純凈水。通常以電阻率來衡量水純度．半導(dǎo)體工業(yè)要求在18MΩ?cm以上．而TN型液晶生產(chǎn)10MΩ?cm就可以了，還有一些行業(yè)對細(xì)菌含量要求很嚴(yán)．
    近幾年，我國部分地區(qū)嚴(yán)重缺水，對清洗用水提出了挑戰(zhàn)。有的城市已經(jīng)嚴(yán)禁用普通水洗車，而只能使用回收的中水，或者霧化水的節(jié)水設(shè)備。在精密工業(yè)清洗中，制備純水費用昂貴．水洗必然要加熱和烘干．增加很多漂洗工位．耗能大，運行成本通常比溶劑洗要高；另外，以往大量的含有化學(xué)活性劑和污垢的廢水未經(jīng)處理就直接排放．有些還挾帶了毒性很大的重金屬，嚴(yán)重地污染了環(huán)境，必須增加污水處理設(shè)施．
    (2)半水系
    半水系清洗劑也叫準(zhǔn)水系清洗劑，是由高沸點溶劑及活性劑等組成．如醇類．乙二醇酯，有機(jī)烴類，N—甲基吡咯烷酮等．通常含有5％一20％的水分，一般不易燃燒．但加溫清洗時．水含量控制不當(dāng)．可能產(chǎn)生燃燒現(xiàn)象．半水系清洗與溶劑洗有一些不同．它的清洗原理是剝離去除．而不是溶解．為了防止已經(jīng)剝落的油污再附到被清洗物上，清洗液要連續(xù)地循環(huán)，并增加油水分離器．半水洗通常清洗效果很好， 但運行成本較高．廢液不能再生回 收，重復(fù)使用，含COD(化學(xué)耗氧量) 較高，需要進(jìn)行廢水處理．
    (3)非水系
    非水系清洗劑是指不溶于水的 有機(jī)溶劑．精密工業(yè)清洗使用的非水系清洗劑主要是烴類(石油類)、 氯代烴，氟代烴．溴代烴。醇類。有 機(jī)硅油、萜烯等有機(jī)溶劑．
    衡量溶劑的主要指標(biāo)有KB值 (貝殼松脂丁醇值)，AP(苯胺點)、 SP溶解參數(shù))。表面張力。密度、粘度，沸點．閃點、暴露濃度等參數(shù)． KB值很高，也就是溶解力很強(qiáng)的溶劑，不一定是好的清洗劑．一個好 的精密工業(yè)清洗劑必須具備以下 條件：
    ①化學(xué)性能穩(wěn)定，不易與被清 洗物發(fā)生反應(yīng)；
    ②表面張力和粘度小，滲透力強(qiáng)；
    ③沸點低，可以自行干燥；
    ④沒有閃點，不易燃；
    ⑤KB值不應(yīng)太高，避免與被清洗物相溶；
    ⑥低毒性，使用安全：
    ⑦非ODS和低GWP值(全球變 暖潛能值)．環(huán)保．
    如果不考慮上述第7條．最佳的清洗劑就是CFC-113和TCA．它們 的化學(xué)穩(wěn)定性好，可以長期保存不變質(zhì)；對絕大多數(shù)金屬．塑料。漆均無作用，不會發(fā)生溶解現(xiàn)象沒有閃 點，低毒，使用安全；表面張力小、滲透力強(qiáng)，清洗能力強(qiáng)；沸點低，蒸 發(fā)速度快，清洗過的工件可以自行干燥，一般不需要烘干，因而被廣泛應(yīng)用在各種工業(yè)清洗中．但惟一的缺點就是破壞臭氧層，因而正在被逐步禁用，我國生產(chǎn)CFC-113清洗劑的企業(yè)現(xiàn)在只有常熟3F一家，產(chǎn)量從2000年的4800噸逐年遞減，到2005年1 2月將減為零，完全停止生產(chǎn)和使用．
    4。替代清洗劑產(chǎn)品
    雖然世界各國都開發(fā)了各式各樣的替代晶，但目前世界上還沒有找到一種能夠和CFC-113相媲美的替代清洗劑，它們都存在這樣那樣的問題，現(xiàn)在正在使用的主要替代產(chǎn)品有；
    (1)烴類
    只含有碳和氫兩種元素的烴類溶劑，在日本也叫作碳化水素或碳?xì)淙軇?。根?jù)其分子結(jié)構(gòu)的不同，現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)了多種性能的產(chǎn)品，日本使用比較廣泛．該類清洗劑的優(yōu)點是：非ODS，對油污的洗凈力強(qiáng)．滲透性好．無味或微臭，毒性?。畯U液處理容易．可再生利用，價廉；缺點是有一定的易燃易爆性，干燥慢，對清洗設(shè)備要求高，一次性投入大。目前比較理想的是采用真空清洗方式，降低其表面張力，提高清洗能力，最后再使用真空干燥．設(shè)備造價很高，操作比較復(fù)雜，效率相對較低．
    (2)氯代烴溶劑
    現(xiàn)在使用的氯代烴清洗劑主要是三氯乙烯，二氯甲烷以及四氯乙烯．該類溶劑被廣泛應(yīng)用于清洗領(lǐng)域，主要是有以下優(yōu)點和特征：
    很低的ODP值(臭氧耗減潛能值)．O.005-0.007．幾乎不會破壞臭氧層；在一般條件下使用具有不燃性。沒有火災(zāi)或爆炸的危險(二氯甲烷在長時間強(qiáng)烈光照下可能爆炸)；對金屬加工油．油脂等油污的溶解力大．對塑料和橡膠也可產(chǎn)生膨潤或溶解：其粘度及表面張力小，滲透力強(qiáng)，可滲透狹小縫隙，徹底溶解清除附著污物；沸點低，蒸發(fā)熱小，適合蒸汽清洗，清洗后可以自行干燥；廢液可通過蒸餾分離，循環(huán)使用；可使用與CFC-11 3和TCA相同或相近的清洗工藝和設(shè)備，操作簡單，效率高，運行費用低；缺點是毒性較高，一般在空氣中的含量限制在為50PPM以下；有些勞動保護(hù)條例對使用它有明文限制；現(xiàn)在一些歐洲國家限制進(jìn)口和使用這類含氯清洗劑的產(chǎn)品．
    (3)溴代烴溶劑
    最近幾年．在美國，日本有溴系清洗劑面世．并在電子工業(yè)，航空工業(yè)。汽車工業(yè)，家電領(lǐng)域大量使用．據(jù)報道．波音飛機(jī)部件就是選用該類清洗劑清洗．溴系清洗劑的主要成分是高純度的正溴丙烷(NPB)．其性能可以與CFC-113和TCA相媲美．主要技術(shù)參數(shù)與TCA幾乎完全一樣，濕潤系數(shù)更好，對于金屬零件的清洗能力更強(qiáng)．沒有閃點，可以重復(fù)回收使用，運行成本很低。替代CFC-11 3和TCA，工藝完全一致，幾乎不需要更換設(shè)備．只需要調(diào)整一下蒸洗溫度就可以了，也被稱為是“第三世界的替代清洗劑”．溴系清洗劑的ODP為0.006，在大氣中壽命為11天，幾乎沒有GWP值．關(guān)于毒性還有爭論，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)已經(jīng)組織進(jìn)行了5年多的實驗．實驗結(jié)果與理論分析有很大差異．美國環(huán)保局在2002年3月27日發(fā)布的政策中明確接受NPB作為溶劑用于清洗、氣霧和膠粘劑．但是目前由于對其毒性尚無確切的數(shù)據(jù)，在使用中應(yīng)當(dāng)控制在空氣中的暴露濃度．
    由中國液晶協(xié)會和清華大學(xué)液晶工程技術(shù)中心承擔(dān)的<液晶行業(yè)替代清洗劑的實驗與研究)項目．根據(jù)工作計劃，液晶中心對各種潛在的替代清洗劑進(jìn)行了清洗效果試驗和分析．依據(jù)實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn) HEP-2清洗劑(主要成分是NPB)比 較理想，并于2001年4月提交了第一階段報告，并提出初步的設(shè)備改造方案。在此基礎(chǔ)上，液晶中心按照 HEP-2的工藝特點。設(shè)計定制了一臺專用的清洗設(shè)備．進(jìn)行HEP-2對液晶屏的批量清洗試驗．并對清洗 后的液晶屏進(jìn)行可靠性等多重測試，再次驗證HEP-2對液晶屏的清洗效果以及可靠性影響．并確定最終的批量清洗替代工藝方案以及最終報告．最終結(jié)果證明．所選用的HEP-2清洗劑，配合自行設(shè)計的全自動清洗設(shè)備，完全可以達(dá)到原來使用CFC-113的清洗效果．而且采用HEP-2清洗劑比CFC-11 3清洗效 率提高．單個工序從15分鐘縮短到5分鐘；采用重新設(shè)計的雙冷凝區(qū)。全密封全自動清洗機(jī)，除上料和下料外．設(shè)備自動完成每個工序的清 洗．設(shè)備工藝參數(shù)與原有設(shè)備接近， 替代方便；而生產(chǎn)效率．產(chǎn)品一致 性大幅度提高；工人的工作環(huán)境完 全改善，不需要直接接觸化學(xué)溶劑，避免了可能發(fā)生的化學(xué)中毒．勞動強(qiáng)度下降；同時，清洗劑基本上被冷凝回收，消耗量大幅度下降，可以大幅度降低使用成本．
    同時，在壓縮機(jī)和電真空領(lǐng)域，替代實驗也已經(jīng)完成，特別是通過了壓縮機(jī)冷媒和潤滑油的相溶性實 驗，開始在壓縮機(jī)行業(yè)批量使用．電 真空行業(yè)協(xié)會組織的實驗也已經(jīng)完成，結(jié)果完全可以滿足要求．最終報告正在完成之中．
    在我國生產(chǎn)HEP-2項目已經(jīng)正 式得到聯(lián)合國多邊基金的批準(zhǔn)，國家環(huán)?？偩终诮M織有關(guān)單位在國 際履約環(huán)保產(chǎn)業(yè)園內(nèi)實施該項目，屆時，HEP-2將成為我國ODS清洗劑的主要替代品．
    (4)有機(jī)氟化物(HCFC、HFO，HFE、PFC)
    替代CFC-11 3的氟系清洗劑主要有HCFC(含氫氟氯化碳)、HFC(含氫碳氟化物)．HFE(氫氟醚)，PFC(全氟化碳)等。其中HFC，HFE，PFC本身不具有清洗力，需要和其它化合物組合后才能使用。該類清洗劑具有與CFC-113接近的清洗性能，穩(wěn)定。低毒。不燃．安全可靠，但是通常價格昂貴．HCFC對臭氧層有一定的影響，現(xiàn)在大量使用的有HCFC-141B．HCFC-225．屬于過渡性替代品，最終還要被禁用；HFC和HFE類清洗劑過于穩(wěn)定．在大氣中的壽命高達(dá)數(shù)千年甚至幾萬年．是非常厲害的溫室氣體．在<京都議定書)正式生效以后，可能也要被限制使用．
    (5)天然有機(jī)物(植物系)
    從植物中提取的烴類有機(jī)物品種很多，目前使用較多的主要有松節(jié)油和檸檬油．松節(jié)油是一種比較有代表性的植物系烴類溶劑．存在于天然的松脂中．將松脂蒸餾，餾出物就是松節(jié)油，固體剩余物就是松香．主要成分是和蒎烯，其溶解能力介于石油醚和苯之間．沸點和燃點較高，使用安全性較好． ?
    檸檬油是由柑橘。柚子．檸檬類水果皮中蒸餾提煉得到的一種烴類溶劑．主要化學(xué)成分是叫苧烯(甲基丙烯基環(huán)己烯)的單環(huán)萜烯，組分很復(fù)雜．沸點為1 75．5—1 76℃，物理性能與松節(jié)油相似，具有柑橘(檸檬)水果香味．檸檬油本身不溶于水．添加活性劑后與水任意比例混配。它的去油脫污能力很強(qiáng)。在美國應(yīng)用很廣泛．包括機(jī)械加工。車輛維修去油污清洗，保齡球道的清洗，油罐清洗．電子部件清洗等．特別是它來自純天然水果，被美國FDA認(rèn)定可以作為食品添加劑．不用擔(dān)心殘留，并被證明具有殺菌作用，被應(yīng)用到食品加工機(jī)械．餐具的清洗。啤酒罐的清洗等直接與飲食相關(guān)的領(lǐng)域，在民用和家庭清洗領(lǐng)域也具備良好的應(yīng)用前景． 柑橘油對油脂的相溶性很強(qiáng)，通過棉紗過濾，可以將油污分離．重復(fù)使用．廢液可以生物降解，不會造成污染，環(huán)保費用低．缺點是去油和溶解能力太強(qiáng)．直接接觸皮膚會造成皮膚脫油干燥；不能直接清洗有漆的物件和很多種塑料、橡膠，容易造成油漆脫落和溶解．日本曾經(jīng)用該類溶劑融化一次性餐具盒和包裝用泡沫塑料，也就是白色垃圾，溶解力很強(qiáng)．
    我國有關(guān)單位已經(jīng)開始植物系清洗劑的研究和應(yīng)用．惠州艾貝爾清洗技術(shù)有限公司從1998年開始，從美國引進(jìn)柑橘油清洗劑和相關(guān)的清洗技術(shù)，并開發(fā)生產(chǎn)了配套的專業(yè)清洗設(shè)備．在機(jī)械加工等領(lǐng)域進(jìn)行了推廣應(yīng)用．

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