探索钢桶涂装前的表面处理(2)

三、钢桶涂装前表面处理的工艺及设备

钢桶的清洗不单是清洗剂的作用，而且还要有一个完整的清洗工艺过程并借助清洗设备来实现的。高效率的清洗剂和清洗设备加上合理的清洗工艺，才是取得良好清洗效果的保证。

（一）、钢桶清洗工艺及设备的要求

在选择钢桶的清洗工艺及清洗设备时，首先要从以下几个方面进行考虑：

1、可靠性

要求选用的钢桶清洗工艺及设备具有稳定的清洗质量，能达到工艺所要求的洗净程度。

2、对钢桶的影响

要求在清洗过程中对钢桶造成的损伤应尽可能小，并且不能对钢桶产生新的二次污染。

3、有利于自然环境的保护

要求钢桶的清洗工艺及设备能够防止或尽可能减少清洗废液、噪音、废气等对自然环境造成的破坏。

4、效率

要求钢桶清洗时的生产工艺及设备，根据企业的具体情况，尽量选用生产效率高、劳动强度低的工艺及设备。

5、良好的作业环境

要求钢桶清洗所用的工艺及设备能保持良好的作业环境，使生产工人的人身健康和安全得到保证。

6、经济性

要求尽量采用既能达到钢桶表面洗净程度的要求，而成本又低的清洗工艺和设备。

（二）、钢桶清洗的工艺方法及特点

钢桶在涂装前的表面处理通常采用浸渍、喷淋和手工擦拭这三种方法进行清洗。这三种清洗方法各有其特点，具体采用那种清洗方式，要根据企业的具体情况及生产批量等因素来确定。其特点分别为：

1、浸渍清洗法的特点

用这种方法来清洗钢桶的外表面，可采用高碱度溶液。不易形成泡沫，故允许含有较多的表面活性剂。其设备结构简单，投资少、维修方便。但处理时间要求较长，温度也较高，生产效率较低。不适应于大批量生产。

2、喷淋清洗法的特点

有强烈的机械作用，清洗效果好。溶液浓度和处理温度可以较低。钢桶的处理时间也较短，生产效率高，适用于大批量生产。磷化膜结晶较细致。易产生泡沫，需使用低泡沫表面活性剂。但设备较复杂，设备投资大，维修较困难。

3、手工擦拭清洗法的特点

这种方法简便灵活，不受环境条件和生产现场条件的限制。碱液浓度和操作温度都不可过高。但生产效率低，工人的劳动强度大。不适用于大批量的自动化作业。另外，工作时，应注意防止碱液伤害皮肤和眼角膜。

钢桶涂装前的表面处理主要包括除油、除锈和磷化三个部分。下面我们分别进行讨论。

（三）、钢桶表面的除油清洗

钢桶表面的除油清洗又称为脱脂清洗。钢桶表面的脱脂清洗通常采用碱性溶液、有机溶剂、表面活性剂、溶剂或混合溶液作清洗剂，并采用浸渍、喷淋和擦拭等清洗方法。

1、碱洗脱脂

（1）、钢桶碱液清洗的机理

碱液除油清洗主要基于乳化、分散、溶解和机械等作用。钢桶表面的油污一般为矿物油脂，属于不皂化的中性油污，它不能与碱起化学反应，在清洗过程中，是靠强碱促使油污从钢桶表面上解离下来，随后解离的油污靠胶体性碱的胶安定地分散。

不用担心碱对钢桶表面钢板的腐蚀，因为钢铁具有极好的耐碱性，因而钢桶除油清洗广泛采用碱液清洗剂。

（2）、钢桶清洗常用碱液清洗剂的种类和性质

a 、氢氧化钠 又叫苛性钠，属强碱性化合物。清洗时主要起解离油污的作用。它不具备碱性盐的缓冲作用，在常温、中温下对钢桶无侵蚀作用，在高温场合下能产生缓慢的腐蚀。氢氧化钠价格便宜，但对人的皮肤有强烈腐蚀作用，因此操作时应十分注意。

b 、碳酸钠 又叫纯碱，是一种价格低廉的碱性盐。它具有缓冲作用，不像强碱那样侵蚀钢桶，碳酸氢钠（又叫苏打）和碳酸氢三钠的碱性更弱，但它们能与水中钙离子反应生成可溶性盐，对硬水有一定的软化作用。

c、硅酸盐 包括偏硅酸钠，原硅酸钠和水玻璃。硅酸盐水解时生成的硅酸不溶于水，而以胶体状悬浮在槽液中，对固体污垢有分散作用。原硅酸钠的碱性接近苛性钠，因其所含硅酸的胶体性强，对污物的分散，保持能力优势，故在钢桶的清洗时常与苛性钠并用。硅酸盐的一般特性是碱液的湿润、浸透性优良，保持污物的分散性和耐硬水性好，对钢桶的表面有一定的防腐蚀效果。

d、磷酸盐 作为碱清洗剂用的包括磷酸三钠、焦磷酸四钠和三聚磷酸钠三种。磷酸盐具有较显著的分散作用，可将大颗粒状污垢分散成近似胶体粒子的小颗粒。焦磷酸四钠还具有表面活性作用，磷酸盐还可以作为多价螯合剂使用，它与硬水中的钙、镁离子结合，成为不溶于水的盐而被除去。磷酸盐的共同特性是能抑制钢桶金属表面的腐蚀，但由于其碱度不大，而且在碱类中价格也较贵，所以很少被钢桶厂家作为清洗主剂，而常与价格便宜的强碱并用。

（3）钢桶清洗时对碱性清洗剂的要求

a、清洗剂应具有高的洗净性，要有利于钢桶表面喷涂的高质量、高附加值，清洗时钢桶洗净的稳定性要高。

b、钢桶清洗时清洗液用量要小，这样可以减少废水处理的负荷。

c、清洗时要求碱液清洗剂毒性应最低而且易于分解，废液容易处理。

d、清洗剂的成本要低，对钢桶的腐蚀性要小。

（4）钢桶常用的碱洗工艺

钢桶常用的碱洗工艺方法有浸渍清洗和喷淋清洗两种。

a、浸渍清洗

将钢桶浸泡在清洗槽中，使整个表面与碱液接触，为提高脱脂效率，可加热及延长清洗时间，也可加快碱洗液的流动速度，如用搅拌机搅拌、循环泵循环等。

b、喷淋清洗

利用喷淋清洗装置，将碱性清洗液喷射到钢桶表面进行清洗，喷淋清洗即有碱洗剂的皂化、乳化等作用，也有喷射——冲击作用。喷射压力越大，脱脂作用中机械去污力所占比例就越大。

（5）、钢桶清洗时碱液的影响因素和常见问题

a、碱液的组成

碱液组成是影响钢桶除油质量的主要因素。碱液除油是靠皂化、润湿、乳化、分散等作用除去油污的，因单一材料不同时具备这些性能，需要多种材料组合。配方号无严格要求，但匹配适当，方能获得最佳综合性能。

b、碱液的浓度

碱液浓度高有利于皂化反应，且碱液浓度越高越能使油污与溶液之间的表面张力降低，使油污易于乳化。实践证明，当溶液的pH值低于8.3以下时这溶液几乎不起除油作用。

c、碱液的温度

实践证明，在钢桶除油清洗过程中，碱液的温度高有利于皂化反应的进行，又可使溶点较高的油污软化，有利于浸润、乳化，因而温度高钢桶的清洗效果好。一般情况下，溶液的温度都在70~100℃之间。、

d、机械作用

机械作用有助于钢桶表面油污的去除，机械作用强，清洗效果好。浸渍清洗时应适当搅拌溶液。喷淋清洗时应保持溶液对钢桶有一定的冲刷力，通常压力要求在50kPa~400kPa之间。

e、表面活性剂

碱清洗液中加入适当的表面活性剂，可以降低界面张力，改善润湿性和乳化性，提高清洗效果。但表面活性剂易产生泡沫。

采用浸渍清洗时，可以加入较多的阳离子型、非离子型表面活性剂而不致因泡沫而影响清洗操作。但当采用喷淋清洗时，由于强力喷射作用，即使含少量表面活性剂，仍常常容易发生泡沫大量堆积溢出槽外，不仅污染工作场地，且使清洗溶液大量消耗，使生产不能连续进行。

泡沫是气体分散于液体和固体之中而形成的。发泡取决于物质起泡的能力和所形成的泡的稳定性。为了克服喷淋清洗时产生的大量泡沫，可以采取如下措施：

① 选用低泡沫的表面活性剂并控制其用量。

② 加入消泡剂。有机硅油、高级醇类、水溶性差的司苯类和挥发性的石油溶剂都有消泡作用。

③从设备结构上减少将空气带入碱液中，以减少泡沫的产生。

f、水洗

钢桶在碱液中经除油清洗后，应用水漂洗去除残留在钢桶表面上的清洗剂。因为残留清洗剂将影响涂层的附着力，同时清洗剂中的碱类、盐类吸潮后，会引起涂层早期起泡。

水洗可用浸渍法或喷淋法。钢桶清洗时常采用二级水洗，一级用热水，另一级用冷水。热水温度不宜过高，一般控制在60℃左右。采用二级水洗时，哪一级用热水更合适，应根据钢桶清洗时的具体情况确定。如果所用清洗剂不易用冷水洗去，则第一级水洗宜用热水。如果所用清洗剂容易用冷水洗去或在钢桶表面上附着的清洗剂较多，需用流动水洗，则第一级水洗宜用冷水，以免耗费大量的热量。

若采用多级逆向清洗的方法，可以提高水洗质量，节约用水量和减少废水排放量。

钢桶经水漂洗后，应直接进入除锈、磷化工序，然后烘干。如不直接进入除锈、磷化工序，也应先烘干。烘干前可先用压缩空气吹除钢桶表面的水珠或积水。一般在100℃烘干1min~10min 即可。烘干过程如若有黄锈产生，可在最后一次水洗的水中加入微量的防锈缓蚀剂，如三乙醇胺，把水的pH值调整到8~9，能有效地防止黄锈的产生。

2、溶剂脱脂

借助于有机溶剂对各种油污的溶解能力进行除油，在制桶行业中应用较为广泛。有机溶剂的特点除油效率高，但不能洗掉无机盐类和碱类。在涂装工艺中，去油常用的有机溶剂是白醇（又名漆用汽油。沸点为100~ 200℃，闪点30 ℃）或清洗用汽油（沸点为80~ 120℃）和各种含氯溶剂，如三氯乙烯等。但由于含氯溶剂毒性较大，不适用于物工清洗，所以大部分制桶企业都是采用汽油擦洗。

采用汽油清洗一般是用刷子或抹布蘸汽油后手工擦洗，也可直接浸入溶剂槽清洗。手工擦洗劳动强度大，且劳动条件差。汽油清洗岗位应有良好的通风和消防设施。

3、表面活性剂水溶液和混合溶剂脱脂的清洗

由于溶剂清洗使用的汽油等烃类溶剂易燃、易爆，而卤代烃类溶剂因有毒或破坏臭氧层等受到限制，应用安全、无毒、性能温和的表面活性剂或混合溶剂是钢桶脱脂的新方向。

表面活性剂水溶液和混合溶剂作为钢桶清洗剂，利用其表面张力低、浸透湿润性好、乳化力强等特性来洗净钢桶表面油污。随着各种新型合成表面活性剂的开发，尤其是在研制无泡或少泡的清洗能力强，且能生物降解的表面活性剂后，表面活性剂在钢桶的清洗中已得到广泛应用。

表面活性剂水溶液和混合溶剂这种清洗剂所具有的特点如下：

①、在同样条件下清洗能力较碱液清洗强，去油质量好，且碱性很弱，对钢桶的侵蚀性小。

②、它能与其它钢桶表面处理工序合并，如组成去油清洗与磷化二合一处理的工艺，在一定条件下可实现简化工艺的目的。

③、在采用了生物降解的表面活性剂后，有利于表面处理工艺的污水处理。

⑴、表面活性剂的除油机理

表面活性剂的除油机理一般由下列三个阶段组成。

①、润湿钢桶表面，使油污卷离。

钢桶表面因粘附油污和吸附微量的空气，其界面张力较大，不易被水所润湿。当水中加入表面活性剂后，由于表面活性剂易在钢桶-水界面和油-水界面吸附，降低其界面张力，取代钢桶表面的气体，渗透到钢桶表面与油污之间及油污与油污质点之间，优先润湿钢桶表面，使油膜卷缩成油珠而离开钢桶表面。

②、将卷离的油污转移到溶液中

通过具有乳化作用的表面活性剂，在油-水界面上的吸附，形成具有一定稳定性的乳状液，或通过表面活性剂的加溶作用，使不溶于水的油污溶入表面活性剂胶团中。这两种方式都能使被卷离的油污转移到溶液中。

③、将进入溶液中的油污截留在溶液中

由于包围油污质点的吸附膜有足够的机械强度，不致因碰撞而破裂，油污不会再聚集起来，因而分散的油污质点被截留在溶液中，不会再沉积到钢桶表面造成二次污染。

⑵、表面活性剂脱脂清洗

去除油污的表面活性剂清洗剂由表面活性剂、清洗助剂及添加剂组成。表面活性剂一般由去污能力强的阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂复配而成。清洗助剂一般是三聚磷酸钢等具有碱性的物质，目的是使清洗液具有碱性以提高脱脂能力，表面活性剂不会对钢桶造成腐蚀，但对陈旧的粘稠油污去除能力差。

⑶、混合溶剂脱脂清洗

用于脱脂清洗的混合溶剂有亲油性有机溶剂与表面活性剂混合液、有机溶剂与碱水溶液的混合液等多种形式。

当亲油性有机溶剂在表面活性剂水溶液中以乳化或增溶状态存在时，两者发挥协同作用使清洗能力得到更好发挥。由醇或醚类亲水有机溶剂与碱水溶液形成的混合溶剂的脱脂能力比单独的溶剂脱脂能力在为提高，可燃性却大大降低，另外，还有乳化液清洗剂，它是乳化剂使有机溶剂分散到水中形成的混合溶液。这种乳化清洗液中的有机溶剂通常是沸点为60~ 210℃的石油馏分。乳化剂有阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂。为了使乳化剂在有机溶剂中有一定的溶解度，常加入一些水溶性偶合剂。