Efektivní způsob volby odmašťovacího prostředku

V procesu předúpravy povrchu před následnými povrchovými úpravami se lze setkat s celou řadou technologií (odmašťování ponorem, postřikem, ultrazvukové, elektrolytické atd.), při kterých je nutné zvolit vhodný odmašťovací prostředek. Proto je potřeba zvážit povahu dostupné technologie předúpravy povrchu, charakter ošetřovaných dílů a možnosti provozu. Následně pak vyzkoušet vytipované odmašťovací prostředky a vybrat ten, který bude splňovat průnik množiny požadavků, např. na účinnost, dostupnost, pořizovací, provozní a likvidační náklady.

Obrazový výstup olejového filmu na povrchu vzorku a hodnota fluorescence po aplikaci vypouštěcí metodou: čistý povrch – 113 (vlevo), 7 obj. % oleje v emulzi – 3 466 (uprostřed), 13 obj. % oleje v emulzi – 12 018 (vpravo).
Pro zvětšení klikněte na obrázek.

V rámci výzkumu na Ústavu strojírenské technologie ČVUT v Praze a ve spolupráci s firmou TechTest byl realizován experiment za použití zařízení pro přímou detekci mastných nečistot – Recognoil. Cílem experimentu bylo ze šesti odmašťovacích prostředků vhodných pro odmašťování ponorem, postřikem a ultrazvukem vybrat takový, který při doporučených parametrech ředění a provozních teplotách stanovených výrobcem bude vykazovat nejvyšší odmašťovací účinnost.

Experiment je založen na měření hmotnostního úbytku mastnoty po odmašťovacím procesu a stanovení hodnoty fluorescence mastných nečistot pomocí zařízení Recognoil. Porovnání hmotnostních úbytků a hodnot fluorescence jednotlivých metod tak přímo ukazuje účinnost procesu. Rovnoměrného nanesení olejového filmu pomocí emulze (olej + vhodné rozpouštědlo) je dosaženo pomocí vypouštěcí metody na předem vážený vzorek (ocelový plech Q-Panel o rozměrech 152 x 101,6 x 0,8 mm). Princip metody a její možnosti jsou patrné z obrázku 1, kde jsou vyobrazeny snímky fluorescence povrchových vrstev předmětů při různých podílech oleje v aplikační emulzi nasnímané pomocí zařízení Recognoil. Po zjištění hodnoty fluorescence je následně vzorek opět zvážen na přesných analytických vahách (Mettler H64). V tuto chvíli je definována hmotnost olejového filmu a velikost fluorescence.

Pro zvětšení klikněte na tabulku

Recognoil je elektronický analyzátor fluorescence se zaměřením na detekci mastných látek, nahrazuje neobjektivní a mnohdy i náročné metody kontroly znečištění povrchu (testovací fixy a inkousty k určení povrchového napětí, metodu porušení souvislého vodního filmu apod.). Podstatou principu detekce je vyvolání luminiscence kontaminujících látek, její zachycení a následné vyhodnocení pomocí dodávaného softwaru. V případě kontroly odmaštění jsou vodítkem pro určení kvality povrchu hodnoty fluorescence detekované přístrojem Recognoil v závislosti na množství výskytu zbylých nečistot. Čím nižší hodnota fluorescence, tím je odmaštění důkladnější. Touto cestou lze optimálně nastavit parametry odmašťovacího procesu tak, aby bylo dosaženo požadovaného stupně čistoty povrchu. Součástí výstupu je obrazový snímek povrchu předmětu doplněný údaji ze softwaru Professional, který slouží jako protokol o provedeném měření. Samotné měření pomocí zařízení Recognoil je bezkontaktní (resp. spočívá pouze v přiložení přístroje na povrch předmětu a vyhotovení snímku) a představuje tak velice rychlý a nedestruktivní způsob testování, jenž neovlivňuje vlastnosti celého objektu ani jeho povrchu.

Pro zvětšení klikněte na tabulku.

Šest alkalických odmašťovacích prostředků (v textu značeny A–F) vhodných pro odmaštění ponorem a pomocí ultrazvuku bylo ředěno za provozní teploty stanovené výrobci (tab. 1).

Pro odmašťování ponorem byla použita nádoba o objemu 7 l s odmašťovací lázní, do které bylo umístěno magnetické míchadlo s ohřevem pro udržení pracovní teploty lázně. Lázeň se během měření měnila vždy dvakrát. V první lázni bylo odmašťováno 5 vzorků a v druhé lázni 3 vzorky. V případě odmašťování pomocí ultrazvuku byla použita ultrazvuková odmašťovací vana Kraintek K2 o objemu 2,5 l. Po naplnění vany odmašťovací lázní byl spuštěn program degas za účelem promísení a odplynění.

Pro zvětšení klikněte na tabulku.

V případě odmaštění ponorem byla stanovena koncentrace oleje v nanášecí emulzi 13 obj. %. Vzhledem k úskalím aplikační vypouštěcí metody, která nedokáže zaručit vždy zcela shodný stupeň zamaštění, byla jako výchozí velikost fluorescence zvolena hodnota 15 000. Samotný postup zkoušky byl následovný – vážení ocelových vzorků, nanesení olejového filmu, sušení vzorků, vážení hmotnosti mastných nečistot, změření a ověření velikosti požadované fluorescence na třech místech zkoušeného povrchu (tab. 2).

V případě odmaštění pomocí ultrazvuku byla zvolena vyšší koncentrace oleje v aplikační emulzi, a to z důvodu vysoké účinnosti této technologie. Výchozí hodnota fluorescence pro zařízení Recognoil byla v tomto případě stanovena na 18 000. Postup přípravy vzorků, měření a výměna lázní byla shodná jako v předchozím experimentu odmaštění ponorem. Změnu hodnot fluorescence a hmotnostních úbytků mastných nečistot v závislosti na době odmašťovacího cyklu udává tabulka 3. Vzhledem k vysoké účinnosti odmašťovacích prostředků při použití ultrazvukového odmašťování byla dále sledována jejich účinnost v časech kratších než 1 minuta (tab. 4). Odmašťování pomocí ultrazvuku v časech do 1 minuty bylo provedeno zcela obdobně. Pouze byla použita nižší koncentrace oleje v aplikační emulzi, a to 13 obj. %.

Pro zvětšení klikněte na tabulku.

V případě odmaštění ponorem lze z dosažených výsledků konstatovat, že nejlepších výsledků dosáhl prostředek F a B. V tomto případě je v souladu jak hodnota fluorescence (nejnižší), tak hmotnostní úbytek (nejvyšší). Dále je také patrná nedostatečná účinnost odmašťovací metody ponorem oproti metodě ultrazvukové. V případě odmaštění ponorem nedochází k mechanickému odstranění nečistot a z toho důvodu je účinnost tohoto procesu přímo závislá na chemickém složení a pracovní teplotě lázně a době trvání odmašťovacího procesu. Potvrdila se také vysoká účinnost odmaštění za pomoci ultrazvuku, kdy je během jedné minuty dosaženo hmotnostních úbytků mastných nečistot srovnatelných s hmotnostními úbytky v nejlepších odmašťovacích prostředcích při procesu odmaštění ponorem po dvaceti minutách. V případě časů kratších než jedna minuta (viz graf 1) lze jako nejúčinnější prostředky vyhodnotit A, F a případně D (s přihlédnutím k velikosti hmotnostních úbytků). Při hodnocení účinnosti při časech odmašťovacího cyklu od jedné do dvaceti minut lze opět konstatovat, že nejvyšší účinnosti dosahují prostředky A, D a F. Vzhledem k vysoké účinnosti ultrazvukové odmašťovací metody však nejsou při dlouhém trvání pracovního cyklu u jednotlivých prostředků tak znatelné rozdíly jako v předchozím případě procesu odmaštění ponorem.

Graf velikosti fluorescence pro krátké časy odmašťování.
Pro zvětšení klikněte na graf.

Při volbě nové „chemie“ pro odmašťovací lázeň či při rozhodovacím procesu za účelem snížení nákladů je přínosem odzkoušení intenzity odmašťovacích prostředků. Volba kvalitního prostředku a stanovení optimálních parametrů procesu pro dosažení požadované čistoty povrchu je zásadní pro kvalitu následné povrchové úpravy a pro konkurenceschopnost podniku. Znalost účinnosti jednotlivých prostředků v konkrétních aplikacích přispívá k určení kvality lázně a stanovení její životnosti. Zařízení Recognoil umožňuje efektivní a jednoduchý způsob kontroly stavu povrchu a detekci mastných nečistot.

Michal Zoubek, Andreas Kopřiva, Petr Chábera

FS ČVUT v Praze, Ústav strojírenské technologie
TechTest

Michal.zoubek@fs.cvut.cz

Petr.chabera@fs.cvut.cz

www.techtest.cz

//u12133.fsid.cvut.cz/