低環(huán)境負(fù)荷型洗滌劑“BLUE GOLD”的特征
——工業(yè)用脫脂劑的問題及強(qiáng)力脫脂劑的安全性

日本西村化學(xué) 吉岡稔了

低環(huán)境負(fù)荷型洗滌劑“BLUE GOLD”的特征
——工業(yè)用脫脂劑的問題及強(qiáng)力脫脂劑的安全性

日本西村化學(xué) 吉岡稔了

本文概述了低環(huán)境負(fù)荷型洗滌劑“BLUE GOLD”的洗滌機(jī)理、物性數(shù)據(jù)及安全性試驗(yàn)，最后介紹了“BLUE GOLD”在美國應(yīng)用的事例。

低環(huán)境負(fù)荷；BLUE GOLD；強(qiáng)力脫脂劑；安全性

針對(duì)美國環(huán)境問題開發(fā)的低環(huán)境負(fù)荷型強(qiáng)力脫脂劑“BLUE GOLD”，是專用于洗滌飛機(jī)的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的洗滌劑，它已被馬丁 . 瑪麗埃塔公司、洛克希德公司、羅爾斯 . 羅伊斯公司、普惠公司、通用電氣公司用于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的洗滌。如今，“BLUE GOLD”不僅用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的洗滌，還被汽車業(yè)、電子 · 電氣產(chǎn)業(yè)、宇宙產(chǎn)業(yè)、原子力發(fā)電等行業(yè)作為低環(huán)境負(fù)荷的洗滌劑。在日本國內(nèi)，“BLUE GOLD”被用于飛機(jī)和汽車部件、金屬機(jī)械部件、電子部件，以及醫(yī)藥 · 化妝品工廠和食品工廠、氧氣瓶和業(yè)務(wù)用家庭清潔等多用途的清潔劑。

1. 洗滌劑的問題點(diǎn)和強(qiáng)力脫脂劑“BLUE GOLD”的洗滌機(jī)理

一般的洗滌劑在去除污垢和油滴時(shí)，往往是通過與污垢及油滴發(fā)生化學(xué)反應(yīng)達(dá)到脫脂的目的。在水系洗滌劑中廣泛使用的苛性堿系洗滌劑（苛性鈉、苛性鉀），是通過苛性堿與油滴發(fā)生皂化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)脫脂目標(biāo)的。對(duì)于脫脂工程中在水中含有的礦物成分（鈣離子、鎂離子等），苛性堿會(huì)與金屬鹽反應(yīng)生成相應(yīng)的金屬皂，由此形成的污泥殘?jiān)仍黾恿巳藗儗?duì)強(qiáng)堿的畏懼，也會(huì)影響到洗滌裝置的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

具有抑制污垢廢渣形成的表面活性劑型洗滌劑，活性劑的親油基能吸附到油滴上，形成在水中分散和乳化狀態(tài)的膠束，具有防止脫脂過程洗去的油滴再次附著到清洗表面的特征，但由于膠束在短時(shí)間內(nèi)會(huì)飽和，不僅存在液體交換頻率高和易起泡的問題，對(duì)廢液的處理成本也相當(dāng)?shù)馗?，而且，?duì)鐵系表面還存在易生銹的問題。

使用烷烴、鹵代烴和有機(jī)溶劑的非水性洗滌劑，能直接溶解油脂，從而，實(shí)現(xiàn)脫脂的目的，但由于油滴種類和物性各不相同，因而，對(duì)不同的油滴要選擇相應(yīng)的溶劑加以去除，而且被溶劑溶解的油滴會(huì)與洗滌液共存于洗滌槽內(nèi)。對(duì)于近年來使用的水溶性熱處理劑、切削劑、防銹劑和加工油，則必須在非水性洗滌劑中配合表面活性劑，才可用于油性溶劑不能完全去除污垢的場合。例如，指紋和粒子污垢就無法用油性溶劑去除，而且溶劑系洗滌劑的毒性還存在TLV和VOL等環(huán)境負(fù)荷問題（表1）。

強(qiáng)力脫脂劑“BLUE GOLD”，盡管也是含乙二醇醚的洗滌劑，但它在用于洗滌時(shí)是可以用水稀釋的堿性準(zhǔn)水型洗滌劑。與從前的皂化型堿性洗滌劑和乳化型表面活性劑型洗滌劑的洗滌原理不同，在洗滌液的溫度上升至濁點(diǎn)（50℃）以上時(shí)，“BLUE GOLD”是懸濁狀態(tài)，在此條件下“BLUE GOLD”發(fā)揮洗滌作用，洗滌液的浸透力會(huì)使被清洗表面附著的污垢和油滴剝離，當(dāng)洗滌液溫度低于濁點(diǎn)（50℃）時(shí)，污垢發(fā)生油水分離，這就是“BLUE GOLD”特殊的洗滌機(jī)理。

由于“BLUE GOLD”沒有與污垢和油滴發(fā)生皂化反應(yīng)和乳化作用，因而，它是不同于溶劑和碳?xì)浠衔锵档娜芙饷撝椒?，污垢和油滴也不?huì)在洗滌液中產(chǎn)生飽和問題。由于強(qiáng)力脫脂洗滌劑“BLUE GOLD”比水的密度大，因而，隨著洗滌液溫度的降低，在脫脂過程中混入的油滴會(huì)自動(dòng)浮至洗滌液表面，可以采用使油滴溢出和吸油墊等措施，增加洗滌劑的使用壽命，因而，“BLUE GOLD”是可以再循環(huán)使用的洗滌劑（圖1）。

圖1 BLUE GOLD循環(huán)洗滌體系

表1 “BLUE GOLD”洗凈劑與其他洗凈劑的安全性比較

但是，在用“BLUE GOLD”對(duì)汽車部件 · 金屬器械部件洗滌時(shí)，由于在水溶性加工油和切削油中使用了表面活性劑（為了配合極壓添加物），進(jìn)入水浴槽的油和為此配合的表面活性劑會(huì)對(duì)水產(chǎn)生吸附，從而，使洗滌液處于乳化狀態(tài)。“BLUE GOLD”在用水稀釋后，由于水與表面活性劑的作用，稀釋后的洗滌液是乳白色的懸濁狀態(tài)。在UF膜和水泥等特殊的表面可能會(huì)發(fā)生油水分離。

西村化學(xué)有豐富的“BLUE GOLD”使用實(shí)績及相應(yīng)的對(duì)策，可以對(duì)油種類多及使用不明油種類的場合應(yīng)用“BLUE GOLD”。由于“BLUE GOLD”含有水且本身具有防銹性，因而，即使未使用防銹劑也具有良好的防銹效果，完全可用于鐵系部件的洗凈，對(duì)于鋁材等非鐵金屬（易刻蝕）和橡膠 · 塑料也可放心使用。

表2 “BLUE GOLD”的代表物性

2. 強(qiáng)力脫脂劑“BLUE GOLD”的安全性

“BLUE GOLD”的最大特征是低毒性 · 無公害性。

2.1 毒性

2.1.1 經(jīng)口毒性

根據(jù)美國LEBERCO LABORATORIES的試驗(yàn)，用CFW鼠（18～20g）在經(jīng)口投與毒性試驗(yàn)中，按15mL/kg原液投與量，鼠的死亡率為0，對(duì)成年人按750mL/50kg體重投與“BLUE GOLD”，在與小白鼠試驗(yàn)條件相同時(shí)，試驗(yàn)人員的死亡率也為0。用鼠測得“BLUE GOLD”的LD50為4300mg/kg，屬于低毒性物質(zhì)。

2.1.2 急性皮膚毒性試驗(yàn)

根據(jù)美國LEBERCO LABORATORIES的試驗(yàn)，對(duì)白化病兔（體重2～3kg）露出的皮膚進(jìn)行24h的“BLUE GOLD”接觸，在2周的試驗(yàn)中未發(fā)現(xiàn)兔出現(xiàn)皮膚毒性的癥狀。

2.1.3 美國國家危險(xiǎn)物質(zhì)法

在美國國內(nèi)實(shí)施的化學(xué)物質(zhì)配合品對(duì)人體的危險(xiǎn)度試驗(yàn)中，“BLUE GOLD”洗凈劑以及在噴霧狀態(tài)的危險(xiǎn)性試驗(yàn)中，“BLUE GOLD”完全合格。

2.2 公害規(guī)制的安全性

“BLUE GOLD”的無公害性，在按照與廢水有關(guān)的法規(guī)進(jìn)行的BOD測定中，其值為0，在對(duì)“BLUE GOLD”1%水溶液的CODMn （JIS規(guī)格值）測定中，其120ppm的測定值與其它水系及準(zhǔn)水系洗滌劑相比，也是非常低的一個(gè)數(shù)值（表2）?！癇LUE GOLD”不含氨類、有機(jī)磷類和重金屬，其經(jīng)口毒性、皮膚毒性也在家用洗滌劑以下?！癇LUE GOLD”具有不燃性，屬于非危險(xiǎn)物，它的使用量沒有限制，完全符合貯藏、保管和取用的相關(guān)法規(guī)。由于“BLUE GOLD”不含有鹵素和芳香族溶劑，在TLV、VOC問題和CO2對(duì)策、TRPR等管理層面上，“BLUE GOLD”也是可以放心使用的，是與地球環(huán)境友好的洗滌劑。在美國國內(nèi)，“BLUE GOLD”是被EPA（美國環(huán)境保護(hù)局）、OSHA（美國勞動(dòng)省職業(yè)安全保險(xiǎn)局）評(píng)價(jià)為安全性、信賴性高的標(biāo)準(zhǔn)合格品。

“BLUE GOLD”優(yōu)良的環(huán)境性和安全性、脫脂力，使其成為美國醫(yī)療用、潛水用、工業(yè)用氧氣瓶的洗滌和氧氣瓶部件洗滌的推薦產(chǎn)品，但它對(duì)含放射性物質(zhì)的洗滌不適用?！癇LUE GOLD”在用于通常的脫脂時(shí)需要稀釋20～50倍，它比普通的洗滌液使用壽命長。對(duì)于污垢和油成分引起的洗滌液酸化，如果在pH低的場合使用，可通過補(bǔ)充新洗滌液的方法長期使用“BLUE GOLD”洗滌液。由于沒有污泥廢渣的處理費(fèi)用，無需進(jìn)行廢液的水分蒸發(fā)處理，因而,可能降低清洗的總費(fèi)用（表3）。

從以上討論結(jié)果來看，“BLUE GOLD”既有水溶性，又有防銹性，對(duì)于油性脫脂溶劑系洗滌劑無法洗去的、由靜電產(chǎn)生的污垢和皮脂 · 指紋等離子污垢，可在短時(shí)間內(nèi)有效去除。對(duì)于不同使用方法和不同洗滌對(duì)象，只需要改變洗滌濃度即可，無需變換洗滌劑的種類，也使洗滌劑在庫管理簡單化。

表3 “BLUE GOLD”的特征

3. 低環(huán)境負(fù)荷型強(qiáng)力脫脂劑“BLUE GOLD”在波音公司進(jìn)行的部件安全性試驗(yàn)

以下是波音公司委托國際著名的獨(dú)立研究所——佛羅里達(dá)州國際材料科學(xué)公司所做試驗(yàn)報(bào)告的一部分內(nèi)容。試驗(yàn)是根據(jù)波音公司的工序說明書D6-17487改訂版H實(shí)施的。試驗(yàn)對(duì)象：BLUE GOLD，稀釋率：水/BLUE GOLD=9∶1。

3.1 積層腐蝕試驗(yàn)

（1）試驗(yàn)片

a. 金屬板的尺寸：5.08×10.16×0.10～0.15英寸

b. 金屬板材料：被服7075-T6鋁合金；露出 7075-T6鋁合金；7075-T6鋁合金的陽極氧化膜按照I類的陽極氧化處理方法獲得。

（2）試驗(yàn)方法

a. 必要的試驗(yàn)板數(shù)量 按照上述試驗(yàn)的種類共需準(zhǔn)備8塊金屬板。

b. 按照以下的試驗(yàn)要領(lǐng)，對(duì)每種試驗(yàn)金屬材料準(zhǔn)備2塊積層試驗(yàn)片。

① 把濾紙（與Whatman NO.5同等的材料）剪成2.54 ×7.62cm大小的塊，其中的1塊貼在金屬板中央 。

② 把一塊濾紙浸入試驗(yàn)溶液中，求出滲入濾紙的試驗(yàn)溶液量。

（3）把兩塊同材質(zhì)的金屬片夾住浸過試驗(yàn)溶液的濾紙，制成三明治狀的積層，用防水膠帶固定上述的三明治積層。

c. 把多種試驗(yàn)材料按照3.1（2）b的方法制成三明治狀的積層，只是用蒸餾水或純水代替試驗(yàn)溶液。

d. 在密閉型箱框中對(duì)各試驗(yàn)金屬板進(jìn)行64h的濕度處理。

e. 在64h的濕潤處理后，分離積層，用水和鋼毛刷洗凈金屬板，并把水分吸干。

f. 比標(biāo)準(zhǔn)板腐蝕嚴(yán)重的狀態(tài)，判定為不合格。

試驗(yàn)結(jié)果：7075-T6 被服，合格；7075-T6 陽極氧化處理，合格

結(jié)論：適合

3.2 丙烯酸樹脂的清潔（開裂）試驗(yàn)

根據(jù)美國材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)ADSTM-F-484（航空宇宙試驗(yàn)材料法）進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，對(duì)試驗(yàn)用材料——2309.21kgf/m2外纖維應(yīng)力的A型丙烯酸樹脂的試驗(yàn)片，不允許有龜裂或蝕刻的發(fā)生。

BLUE GOLD專用洗凈機(jī)實(shí)物照

試驗(yàn)結(jié)果：合格。

3.3 涂料軟化試驗(yàn)

在利用ASTM-F-502（航空宇宙材料試驗(yàn)方法）進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，涂膜硬度為2鉛筆硬度的超低水平，不應(yīng)該有污染面褪色的生成。對(duì)ASTM-F-502和DMS-10-11涂敷Mic-p-2377底漆，及BAC5736涂敷Ⅰ型環(huán)氧樹脂底漆。每次試驗(yàn)使用3塊金屬板。

試驗(yàn)結(jié)果：適合。

3.4 氫脆化試驗(yàn)

氫脆化試驗(yàn)是使用ASTM-F-519（航空宇宙材料試驗(yàn)方法）中的Ic型試驗(yàn)片完成的。氫脆化試驗(yàn)主要是考察酸或堿對(duì)金屬溶解產(chǎn)生的危險(xiǎn)，這是在有洗凈液殘留時(shí)必須考慮的對(duì)航空機(jī)械安全性的試驗(yàn)。

試驗(yàn)結(jié)果：合格。

從以上試驗(yàn)結(jié)果來看，低環(huán)境負(fù)荷型強(qiáng)力脫脂劑“BLUE GOLD”，在對(duì)部件的腐蝕、開裂、涂膜劣化和使金屬溶解方面都是安全的。

4. 在美國使用“BLUE GOLD”的報(bào)告

前已述及，“BLUE GOLD”洗凈劑用于與飛機(jī)有關(guān)的環(huán)境低負(fù)荷脫脂洗凈，是代替氟利昂、乙烷和氯系溶劑、有機(jī)溶劑洗滌劑的環(huán)保型洗滌劑。它不僅局限于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)部件和機(jī)體部件的洗滌，它的安全性和無毒性評(píng)價(jià)使得它在其它工業(yè)也得到了廣泛的應(yīng)用，特別是被美國農(nóng)務(wù)省認(rèn)定可用于食用肉（豬肉、牛肉）、雞肉、雞蛋、蛋制品的食品加工器具、食品調(diào)理器具及廚房用具的洗滌，也可用于醫(yī)藥關(guān)聯(lián)機(jī)器的洗滌。美國環(huán)境保護(hù)局還認(rèn)定，“BLUE GOLD”可用于俄亥俄州的有機(jī)廢棄物處理設(shè)施上附著潤滑油的金屬廢棄物的洗凈。在美國宇宙機(jī)關(guān)和航空機(jī)關(guān)進(jìn)行的熒光浸透試驗(yàn)前的脫脂洗凈中，“BLUE GOLD”也被認(rèn)定是對(duì)部件安全和脫脂效果優(yōu)良的洗滌劑。固特異公司（著名輪胎制造商）和洛克希德-馬丁公司還把“BLUE GOLD”用作金屬膜具的脫膜劑和金屬模具的洗滌。由此看來，“BLUE GOLD”是適合各種洗滌物和洗滌方式的低環(huán)境負(fù)荷型脫脂洗滌劑。

岳霄 編譯自 JETI 2012.13。