آمادگی سطحی در چسب ها و مواد آب بندی (4)

تمیزکاری با حلال

تمیزکاری با حلال یکی از فرایندهایی است که طی آن، آلودگی های خاک و مواد آلی موجود بر روی سطح، با استفاده از حلال های آلی، از بین می رود. در جاهایی که این آلودگی ها سست باشند، شستشوی ساده با حلال می توانند به تنها کافی باشد. تمیزکاری با حلال به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. به هر حال، این فرایند تنها سطح را از لحاظ آلودگی های آلی و ذرات سست سطحی، پاک می کند.
حلال های فرار مانند تولوئن، استون، متیل اتیل کتون، متیل الکل و تری کلرواتیلن حلال های مناسب برای این کار محسوب می شوند. به هر حال، پیش از انتخاب نوع حلال، باید مسائل زیست محیطی و ایمنی در نظر گرفته شود. برای سال های متمادی، 1و1و1 تری کلرواتان، یک ماده ی مهم در فرایندهای تمیزکاری محسوب می شد. علت این انتخاب ، حلالیت استثنایی، سمیت پایین، عدم آتش گیری و سطح مجاز مطلوب این ماده بود. به هر حال، به دلیل مشکلاتی که این ماده برای لایه ی ازون ایجاد کرده است، این ماده دیگر استفاده نمی شود. امروزه، موادی همچون تمیزکننده های آبی و حلال های کلردار مانند متیلن کلراید، پرکلواتیلن و تری کلرواتلین، جایگزین این ماده شده اند. امروزه، تری کلرواتیلن و ترکیبات کلردار معدنی، متداول ترین حلال های مورد استفاده برای تمیزکاری، می باشند.
آنها به فولاد، مس، روی و سایر فلزات اثری ندارند و برای این کاربردها، استفاده نمی شوند. این مواد مزیت های مختلفی دارند و برای اوزون نیز مخاطره ای ایجاد نمی کنند.
صنعت حلال ها، یک سری حلال های جدید و آمیزه های حلال برای کاربردهای مختلف توسعه داده است. این حلال ها زیست تخریب پذیر (EPA) هستند. حلال های جدید که فراریت پایینی دارند، جایگزین قبلی ها شده اند و میزان مخاطرات آنها برای محیط زیست و انسان نیز کمتر است. حلال های جایگزین برای متیل اتیلن کتون، 1و1و 1 تری کلرواتان و فرئون 113 می باشد که برای تمیزکاری سطحی در بسیاری از کاربردهای صنعتی، استفاده می شوند.
از آنجایی که تمیزکاری سطحی به سختی قابل اندازه گیری است، باید ملاحظات خاصی برای جلوگیری از آلودگی حلال انجام داد. برای مثال، پارچه ی تمیزکاری نباید هیچگاه با حلال اشباع شود و همچنین این پارچه باید سریعاً و پس از آلوده شدن، جایگزین شود. در مورد شستشو با حلال، میزان تمیزی سطوح در واقع وابسته به میزان آموزش و توجه اپراتور است. اسپری اتوماتیک و یا فرایندهای غوطه وری در این زمینه، وابستگی کمتری به اپراتور دارند. بعد از تمیزکاری، بخش ها باید با هوا خشک شود و بر روی یک سطح تمیز قرار داده شود. فرایند اتصال نیز به سرعت بر روی این قطعات انجام شود. قطعات تمیزکاری شده معمولا در بخشی خشک که مجهز به تهویه ی هوای گرم است، انبار می شوند.
روش غوطه وری در حلال برای تولید با حجم بالا، مطلوب می باشد. در این روش، می توان آلودگی ها و خاک را از سطح زدود. در این روش، قطعات در یک ظرف محتوی حلال وارد می شوند و فرایند تهییج با تکان دادن قطعات، هم زدن حلال و ... ایجاد می شود. بعد از خیس خورند و سایش قطعات، این بخش ها باید در یک جریان تمیز از حلال وارد شوند. یک تعداد از حلال های متفاوت ممکن است در این فرایند استفاده شوند.
روش های چند حمامی و استفاده از روش غوطه وری متداول ترین روش غوطه وری محسوب می شود (شکل 1). اولین تانک، تانک شستشو می باشد که در آن، قطعه ها تکان داده می شوند. تانک دوم و سوم تانک شستشو می باشند. با این روش، می توان از آلوده شد حلال تمیزکننده جلوگیری کرد. روش اسپری حلال به منظور تمیزکاری نیز یک روش متداول می باشد. علت این مسئله، اثر تهییج کنندگی اسپری بر روی زدایش ذرات آلودگی می باشد. اسپری موجب می شود تا آلودگی ها از سطح خارج شوند و زیرلایه به خوبی تمیزکاری شود. تری کلرواتیلن و پرکلرواتیلن، عموماً به عنوان حلال برای اسپری، استفاده می شوند.
چربی زدایی با بخار نیز یک روش تمیزکاری حلالی متداول است که برای بسیاری از کاربردها، ترجیح داده می شود. این روش، نیز روشی با سرعت تولید بالاتر نسبت به روش شستشوی حلال می باشد.
این روش موجب می شود تا خاک های محلول و جرم های موجود بر سطح زدوده شود و سطح فلزی و غیر فلزی تمیزی منتج شود. چربی زدایی با بخار شامل معلق نگه داشتن سطوح چسبندگی در یک ظرف محتوی حلال کلری گرم می باشد. وقتی بخارات گرم در تماس با سطح سرد زیرلایه، قرار گیرند، حلال بر روی سطح کندانس می شوند و موجب حل شدن آلودگی های آلی از سطح می شوند. چربی زدایی با بخار نسبت به روش شستشو با بخار، ارجعیت دارد زیرا سطوح با استفاده از روش بخار، با استفاده از حلال خالص شستشو می شوند. این پیشنهاد شده است که چربی زدایی با بخار با استفاده از حلال تمیز انجام شود. قطعاتی که گردوغبار دارند، برای روش چربی زدایی با بخار مناسب نیستند.
یک سیستم چربی زدای ساده که از بخار کمک می گیرد، شامل یک بشر بزرگ است که بر روی یک صفحه ی گرم و زیر یک هود، قرار داده شده است. یک پیچه ی سرد کننده نیز در چند اینچی از بالای بشر، قرار داده می شود. آب سرد در داخل این پیچه حرکت می کند. حلال به بشر اضافه می شود و حرارت داده می شود تا بخار کند. قطعات در داخل سبد پیچه قرار داده می شوند تا حلال تمیز کننده به قطعات بخورد. معمولا چربی زدایی تجاری نیازمند قطعات پیچیده تر و بزرگ تری می باشد. چربی زدایی با بخار می تواند با روش های غوط وری و تمیزکاری با اسپری ترکیب شود. حتی این روش را می توان با روش التراسونیک نیز ترکیب کرد. شکل 2 نشاندهنده ی نمونه ای از این فرایند می باشد. چربی زدایی با بخار نیازمند انواع مناسب حلال و ادوات چربی زدا می باشد. حلال های مورد استفاده باید دارای ویژگی های زیر باشند:
• حلالیت بالای روغن، گریس و سایر مواد آلوده کننده ی سطحی
• آتش نگیر بودن، ارزان بودن و عدم واکنش با سطح
• دانسیته ی بخار بالا در مقایسه با هوا
• حرارت تبخیر و حرارت ویژه ی پایین به منظور ماکزیمم کردن فرایند چگالش و مصرف حرارت
• پایداری شیمیایی بالا
• ایمنی برای اپراتور
• نقطه ی جوش پایین برای سهولت تقطیر و چگالش
• انطباق با قوانین مربوط به کنترل آلودگی
پرکلرواتیلن و تری کلرو اتیلن متداول ترین حلال های مورد استفاده در چربی زدایی با بخار هستند. اگر چه این مواد آتش گیری نیستند، این حلال ها، هم در شکل مایع و هم در شکل بخار، سمی هستند. تهویه ی مناسب و توجه به اقدامات ایمنی از جمله مواردی است که در زمان کار با این مواد، باید در نظر گرفته شود. این حلال ها، دارای دماهای جوش بالایی هستند و عموماً برای قطعات فلزی استفاده می شوند که بر روی سطح شان، چربی، روغن و یا مواد روان ساز، وجود دارد. متیلن کلراید، فروئن TF، فروئن TA و فروئن TE عموماٌ برای تمیزکاری قعطات حساس مخصوصاً قطعات الکترونیکی استفاده می شوند. این حلال ها، دارای دماهای جوش پایینی هستند. دمایی که در آن، این مواد چگالش پیدا می کند، عموماً بسیار پایین تر از دمایی است که می تواند بر روی قطعات، اثرگذار باشند.

تمیزکاری شیمیایی

محلول های شوینده ی قوی اغلب برای برطرف کردن آلودگی های سطحی از روی سطوح فلزی و غیر فلزی، استفاده می شوند. این روش ها، برای زیرلایه های پلیمری متداول هستند. در واقع در این زیرلایه ها، تمیزکاری با حلال موجب تخریب بخش و یا بخش هایی از نمونه می شود. تمیزکاری شیمیایی به همراه سایر روش های عملیا سطحی، استفاده می شود. تمیزکاری سطحی به خودی خود موجب حذف آلودگی های سنگین و چسبنده ای مانند رسوبات و خوردگی ها، می شود. تمام فرایند تمیزکاری شیمیایی باید به صورت پیوسته و پشت سر هم انجام شود.
مواد شوینده، صابون ها و سایر مواد شیمیایی تمیزکاری کننده، ارزان قیمت هستند و استفاده از آنها نیز ساده است. دو محصول تمیزکاری کننده ی دوست دار محیط زیست موجود می باشد. یکی از آنها تمیزکننده های آبی و دیگری حلال های بدون کلر می باشند.
تمیزکننده های آبی عموماً به شکل غلیظ تولید می شوند و در هنگام استفاده، با آب رقیق می شوند. تمیزکننده های قلیایی عموماً برای تمیزکاری سطح فلزات پیش از اتصال، استفاده می شوند. انواع زیر از تمیزکننده های آبی، موجود می باشند.
• سوزآور (هیدروکسید سدیم یا پتاسیم): سود سوزآور بر روی فولاد به خوبی کار می کند و می تواند رسوبات و روغن های سنگین را بزداید اما نمی تواند برای آلومینیوم، استفاده شود. در واقع این ماده، ماده ی خطرناک است و استفاده از آن، باید با دقت خاصی انجام شود.
• سیلیکات ها (سدیم متا سیلیکات): تمیزکننده های سیلیکاتی بر روی آلومینوم به خوبی کار می کنندد اما اغلب بر روی مس و برنج، قابلیت استفاده ندارند.
• آمین ها (تری اتانو آمین، مونواتانوآمین): آمین ها برای تمام فلزات خوب هستند اما بوی بدی دارند.
• فسفات ها (تری سدیم فسفات ها، تترا پتاسیم پیروفسفات): فسفات ها ایمنی خیلی خوبی برای کاربر دارند و pH آنها بین 9.5 تا 10.5 است. اما اغلب این مواد اثربخشی خوبی برای تمیز کاری قوی ندارند مگر آنکه با مقادیر زیادی عوامل ترکننده و یا حلال دیگر، ترکیب شوند.
• اسیدها (فسفریک، هیدروفلئوریک، سیتریک و ...): اسیدها برای تمیزکاری فلزات و حذف لایه های اکسیدی آنها، بسیار مفید هستند اما آنها نیز اغلب نیازمند اقدامات ایمنی مناسب می باشند.
• کلات (Chelates) (EDTA): این مواد در مقادیر اندک، می توانند موجب افزایش عمر مفید محلول های تمیزکننده، شوند. به هرحال، آنها اغلب مشکلات زیست محیطی را افزایش می دهند که علت آنها ایجاد فلزات حل شده در پسآب ها می باشد.
بسیاری از مواد شوینده وجود دارد که قادر اند سطح زیرلایه را پیش از اتصال دهی، تمیزکاری کنند. عموماً یک تا پنج انس شوینده ی مایع در هر گالن آب برای این کار، استفاده می شود. بسیاری از شوینده های تجاری نیز در بازار موجود می باشند. فرمولاسیون و روش های فرآوری یک تمیزکننده ی قلیایی متوسط و یک تمیزکننده ی قلیایی قوی در جدول 1 اورده شده است. قطعات به مدت 8 تا 12 دقیقه در داخل یک محلول داغ و در حال هم خوردن، وارد می شود. وقتی آلودگی ها در داخل حمام جمع شوند، مواد قلیایی بیشتری باید به حمام وارد شود تا بدین صورت، فاکتور pH در سطحی مطلوب باشد. قطعات در نهایت با آب معمولی شستشو می شوند و سپس شستشو با آب معمولی انجام می شود. یک روش تمیزکاری سایشی شامل خیساندن سطح چسبندگی با مواد شوینده می باشد. این فرایند شامل تمیزکاری سطحی با استفاده از پارچه ی تمیزکاری و یا یک برس غیر فلزی با محلول شوینده در دمایی در حدود 110 تا 140 فارنهایت می باشد. این روش، عموماً در مورد بسیاری از زیرلایه های پلیمری، استفاده می شود.

سایر روش های تمیزکاری

تمیزکاری با استفاده از محلول ساینده ی تحت فشار و التراسونیک روش مؤثری برای تمیزکاری قطعات کوچک می باشد. وقتی زیرلایه ی به سایش حساس باشد، آلودگی ها می توانند از طریق بخار تحت فشار تمیزکاری شوند. این روش مشابه روش ماسه پاشی است به استثنای اینکه ذرات ساینده در داخل آب وارد می شوند و سپس تحت فشار بر روی قطعه، اسپری می شوند. برخی اوقات حلال نیز به عنوان محیط مایع در این عملیات، استفاده می شود. شستشو بعد از این فرایند الزامی نیست.
تمیزکاری التراسونیک در داخل یک حمام تمیز کاری شده انجام می شود که داخل آن، یک مایع و یا یک محلول واقع شده است. در بخش زیرین این حمام، یک منبع التراسونیک قرار دارد و موجب تولید امواج التراسونیک می شود. قطعاتی که می خواهیم تمیزکاری شوند، در داخل این مایع وارد می شوند و موج های صوتی بر روی سطح آنها اعمال می شود. ویبراسیون با فرکانس بالا موجب می شود تا آلودگی ها از بین رود.
تمیزکاری التراسونیک، برای قعات فلزی سبک با شکل های پیچیده، مناسب هستند. واحدهای تمیزکاری التراسونیک تجاری بوسیله ی یک سری از تولیدکننده ها، موجود می باشد.
تمیزکاری الکترولیتی، فرایند تمیزکاری قلیایی اصلاح شده است که در آن، یک جریان الکتریکی از قطعه می گذرد و به دلیل وجود الکترولیت، موجب تمیز شدن سطح نمونه می شود. با استفاده از تمیزکاری آندی، حباب های گاز ایجاد شده بر روی سطح نمونه اکسیژن و با استفاده از تمیزکاری کاتدی، حباب ها از جنس هیدروژن می باشند. اثر این فرایند تمیزکاری بر روی سطوح فلزی و اثر آن بر استحکام دراز مدت اتصال های فلز- چسب، نسبت به فرایندهای تمیزکاری نرمال، قابل توجه می باشد.
منبع:
Handbook of adhesives and sealants/ Edxard M. Petrie
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.