清洗替代技術及其發展趨勢-格瑞戴西Greendash

目前清洗行業面臨的最大問題就是淘汰ODS類清洗劑。因此，開發和選擇合適的ODS清洗劑替代品或替代技術至關重要。

【中國清洗行業ODS清洗劑淘汰和替代】

一、中國臭氧層消耗物質淘汰現狀和面臨的任務

1.中國臭氧層消耗物質淘汰現狀

為了保護大氣臭氧層，我國政府于1989年9月加入《保護臭氧層的維也納公約》，1991年6月正式加入了《關于消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》（倫敦修正案）。10多年來，中國政府先后在氣霧劑、消防、化工、汽車空調、清洗煙草、泡沫、工商制冷、家電、農藥等行業開展了淘汰ODS（消耗臭氧層物質），保護大氣臭氧層的活動。

中國政府從1991年正式加入《關于消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》（倫敦修正案），至2010年完成主要ODS生產領域和消費領域的淘汰，跨度近20年。在過去的10多年里，我國政府組建了國家保護臭氧層領導小組，其成員包括十七個部委和國家環保總局等相關機構。這些相關機構共同參與了保護臭氧層工作，并于1993年制定了《中國消耗臭氧層物質逐步淘汰國家方案》。清洗行業作為使用ODS物質的分支領域也積極和迅速地參與到了淘汰ODS的行列之中。回顧中國清洗行業這10多年來淘汰ODS清洗劑的歷程，它實現了從單個示范項目轉向行業整體淘汰的跨越。

近20年的履約活動可分為三個主要階段：單個項目淘汰階段、行業整體淘汰階段和國家履約期階段。

（1）單個項目淘汰階段（1992—1999年）

從1992年開始，我國開始以單個項目的開工向多邊基金執委會申報、執行贈款援助ODS項目。截止到1997年，我國以單個項目的方式申報了約200個多邊基金淘汰項目。這些項目都是ODS消費行業的項目，如清洗、泡沫、家電、工商制冷、氣霧劑等。

單個項目主要是由多邊基金的四個國際執行機構即世界銀行、聯合國開發計劃署（UNDP）、聯合國環境規劃署（UNEP）聯合國工業發展組織（UNIDO）來負責進行項目的準備和實施。

清洗行業單個項目淘汰階段截止于1999年。到1999年底，清洗行業完成22個單個

項目淘汰，共用贈款1121萬美元。清洗行業多邊基金的國際執行機構是聯合國開發計劃署。

由于單個項目的淘汰存在項目執行期長、淘汰項目費用有效性低等缺點，從1997年開始，我國ODS淘汰活動逐漸轉為行業整體淘汰方式。2000年3月，第30次多邊基金執委會會議正式批準了“中國清洗行業ODS整體淘汰計劃”，多邊基金向中國提供5200萬美元贈款，幫助實現清洗行業整體淘汰目標。

到2000年年底，我國完全停止了單個項目的淘汰。

（2）行業整體淘汰階段（1999—2003年）

從1997年開始，我國從單個項目的執行方式開始轉向行業/國家執行方式，并且開始在生產領域也實施淘汰。在1997年多邊基金第23次執委會上，我國的哈龍行業整體淘汰計劃獲得批準，獲得資金6200萬美元。這是多邊基金第一個以績效為基礎的多年期ODS整體淘汰計劃，包括了哈龍的生產和消費的淘汰。

1999年，我國的CFC生產整體淘汰計劃也獲得了多邊基金批準，獲得資金1.5億美元。CFC生產行動計劃的批準使我國CFC的淘汰進入了一個新的階段，使得我國CFC的消費總量也可以按議定書要求的目標逐年削減，再通過對進出口的控制，使我國CFC的消費總量也可以按議定書的目標逐年削減。

之后，我國又陸續申報并獲批準了7個行業整體淘汰計劃。即汽車空調、清洗煙草、泡沫、工商制冷、家電、CTC和化工助劑。到目前為止，除了CTC和化工助劑行業計劃II期項目、醫用氣霧劑行業、維修行業和甲基漠行業四個正在準備行業和行業計劃外，我國所有行業都進入了以行業方式實施淘汰的階段。截止到2002年底，我國已經獲得批準的250多個單個項目和9個行業計劃共獲得贈款7.4億美元。

中國清洗行業執行ODS整體淘汰計劃是從2000年3月開始，截至目前，整體淘汰37個項目，共計使用贈款845.8萬美元。

（3）國家履約期階段（2003—2010年）

從2001年開始，隨著單個項目逐漸退出，行業/國家方式成為主導。在項目管理上，多邊基金的體制也發生了根本性的變化。以國家為主的執行方式代替了過去的以國際執行機構為主的執行方式。政府正在成為實現履約目標的主導力量，在項目的準備、管理實施上將發揮主導作用，并承擔起國家履約的責任。

從2002年開始，多邊基金在批準項目時，均要求國家承諾對ODS進行可持續的永久性的淘汰，而且國家必須確認可以得到資助的ODS的剩余消費量。在泡沫行業計劃獲得批準時，中國就承諾了，中國CFC符合資助的剩余消費量4745t。在國家履約期，國家臭氧工作小組將發揮核心決策作用，而國際執行機構如世界銀行、UNDP、UNIDO等則承擔起監督、協調的職責。

2.中國臭氧層消耗物質淘汰面臨的任務和挑戰

在履約期內，隨著淘汰活動不斷向前推進，中國將與其他發展中國家一起，向ODS淘汰''零”目標逐漸逼近。目前，中國的氣霧劑、汽車空調ODS消費已經削減到"零”。

（1）嚴厲打擊“三非”現象

在ODS淘汰逼近到零的進程中，以及實現“零"之后的一個相當長的時期里，一系列新困難、新問題，特別是一些嚴重影響“零”目標實現的風險將陸續出現，其中，ODS的非法生產、非法消費、非法貿易（簡稱“三非”）是實現ODS淘汰到“零”的目標并保持“零”狀態的最大風險和挑戰。

為了保證履約期ODS淘汰的順利進行，中國政府將采取有效的措施打擊“三非”活動。

通過國家環保監察系統進行執法；協同各省市環保、工商部門，嚴厲查處“三非”活動，對非法生產線實施銷毀，并查沒非法所得，追究其法律責任。同時，進一步控制CFC的原材料、CFC的生產和消費，從源頭上控制CFC的非法生產。

（2）全面啟動許可證管理制度

為了打擊“三非”活動，保障“零”目標的順利實施，從2003年開始，中國政府將全面實行ODS許可證管理制度。

ODS許可證包括生產、銷售、消費和進出口四種。

a.生產許可證制度

哈龍和化工行業已經實行生產許可證制度。在原有的基礎上，從今年開始，CTC、TCA和甲基漠的生產也將實行配額管理制度。

b.銷售許可證

從2003年開始，銷售ODS的貿易公司必須持有有關部分頒發的銷售許可證，無證經營的貿易公司將受到嚴厲的查處。

c.消費許可證制度

使用ODS作為原料的企業，必須得到有關部門頒發的ODS消費許可證。消費許可證制度已經在煙草行業開展了3年，在清洗行業也已經開展了。并將進一步在其他ODS消費行業實施。

d.進出口許可證

中國對ODS進出口實施許可證制度已經3年，并陸續發布了一些ODS進出口禁令。從2003年開始，將進一步加大對ODS進出口的控制力度。

（3）保障ODS替代品生產

在履約活動期間，為順利實現“生產關閉、消費淘汰、替代品生產、政策法規體系建設四同步”的目標，多邊基金資助的最大的替代品生產項目——10000噸（一期5000噸）HFC-134a的生產建設項目，即將在2003年完工投產。

同時，正在河北廊坊開發區建設的“國際履約環保產業園”，也將為各行業提供淘汰ODS所需求的性價比好、物美價廉的替代品。清洗劑、發泡劑、滅火劑、制冷劑和土壤熏蒸劑等替代品的陸續生產，將在一定程度上滿足淘汰ODS活動的需求。

（4）加強國家履約能力建設

加強國家履約能力建設、建立功能齊全、手段先進、技術力量強大的國家履約中心是履約期的一項重要任務。國家履約中心將成為履約期間中國ODS項目的一個信息處理的決策中心，并為《議定書》的實施提供政策、管理、信息、培訓、技術推廣服務和監督保障體系。

二、中國清洗行業ODS淘汰進展和趨勢

早在1992年，《國家方案》的編制組就將清洗行業列為5個ODS消費行業之一。根據調查統計，當年全國約有上千家企業在使用ODS清洗劑。其中，1，1，2-三氟三氯乙烷（CFC-113）的消費量約為3600t，1，1，1-三氯乙烷（TCA）的消費量約為1100t，四氯化碳（CTC）的消費量約為250t，并以每年20%的速度遞增。特別是廣播通訊、電真空、半導體元器件、電子儀器儀表、家用電器、電子計算機及相應外部設備產業和醫療器械、民用洗滌、輕工紡織及其他精密金屬部件加工產業對CFC-113，TCA和CTC的需求尤為迫切。其中，電子行業是ODS清洗劑的使用大戶，ODS清洗劑約占其清洗劑總消費量的70%。因此，中國洗凈行業的ODS淘汰工作由國家環保總局外經辦和信息產業部科技司來統一管理。

1992年原電子工業部（現信息產業部）獲得聯合國蒙特利爾多邊基金贈款4萬美元，用于4條清洗線削減ODS的預研究；到1995年，大連顯像管廠等8家電子企業共獲贈款316.84萬美元；到1999年底，洗凈行業中共有22家企業參加了淘汰活動，共獲得1121.93萬美元國際贈款。這期間成果顯著，中國清洗行業領導機構幫助國內ODS清洗劑消費量最大的彩虹彩色顯像管集團和浙江玉環壓縮機廠完成了ODS清洗工藝的淘汰工作。此外，中國清洗行業還通過與發達國家相關機構進行雙邊合作來推動ODS清洗劑的淘汰。其中，中國一聯合國開發計劃署（UNDP）—瑞典合作項目：上海恒光塑料噴涂合作公司的塑料電鍍件替代ODS清洗工藝項目獲得了很大的成功，在塑料件電鍍加工清洗行業中有一定的推廣示范意義。

中國清洗設備的制造起步較晚，上個世紀90年代全國僅有幾家小型的清洗設備制造企業。這些企業不僅生產加工設備簡陋，而且對替代ODS清洗新工藝的了解和掌握也不夠全面。因此，在當時國內諸多的國際援助基金招標購買ODS替代清洗設備的活動中，中標企業大都是發達國家的相關企業。為扭轉這種被動局面，提高國內清洗行業總體水平，在原電子工業部的努力下，1994年5月17日，中國洗凈工程技術合作協會正式成立，開始對清洗行業實行規范管理和指導。協會成立以來，多次組織學術研討、國外專家講學、國外考察等專業學術活動，為幫助清洗行業相關企業提升淘汰ODS清洗劑的技術水準做出諸多貢獻。此舉也為今后中國清洗行業實行整體淘汰打下了良好的基礎。

2000年3月，多邊基金執委會正式批準《中國清洗行業整體淘汰ODS計劃》，從此中國清洗行業保護臭氧層、淘汰ODS清洗劑的活動開始從單個項目轉向行業整體淘汰。為此，中國清洗行業整體淘汰ODS清洗劑特別工作組及專家組開始全方位開展對國內ODS清洗劑的淘汰工作，清洗行業淘汰計劃分年度執行。

在國家環保總局清洗特別工作組的領導下，全國清洗工作大會于2000年順利召開，大會第一次系統、全面地向中國的清洗行業宣傳國家的環保法規和政策，落實了中國淘汰ODS清洗劑的計劃和任務，使全行業共同提高了認識，增強了淘汰工作的緊迫感。在2000年度，珠海凌達壓縮機有限公司、四川儀表六廠等16家企業參加了淘汰活動，共獲合同贈款3400萬元人民幣。2001年度，佛山華鷺制冷器件有限公司、江門億都半導體有限公司等21家企業參加了淘汰活動，共獲合同贈款3600萬元人民幣。2002年度，江蘇新科電子有限公司、上海康德萊企業發展有限公司等32家企業參加了淘汰活動，合同贈款總額約為3200萬元人民幣，預計完成670tCFC-113清洗劑的淘汰量和440tTCA清洗劑的淘汰量。

隨著中國清洗行業淘汰ODS清洗劑工作的不斷深入，醫療器械行業和民用清洗行業的ODS淘汰工作也取得了顯著的成績，已有諸多的ODS清洗劑用戶積極投身到項目淘汰活動中。

為了協助各行業順利完成淘汰工作，國家環保總局清洗特別工作組從2000年起設專題，分別組織了液晶清洗行業、電真空開關管和醫療器械行業有關清洗試驗的技術援助項目，其中液晶清洗行業和電真空開關管清洗技術援助項目已經勝利完成，試驗結果已經投入工業規模使用。

2002年7月，中國清洗行業對全國的ODS清洗劑生產、銷售和消費企業實行了許可證制度。消費許可證制度的執行，不僅可以從源頭上限制ODS生產總量，而且可以有效控制各行業的終端消費企業的ODS使用情況，為中國政府在2005年底實現徹底淘汰CFC-113清洗劑這一目標掃除了障礙。經過努力，中國清洗行業已經比原計劃提前半年時間淘汰了四氯化碳清洗劑，順利邁出了整體淘汰ODS清洗劑的第一步，這一行動也向全世界證明了我國淘汰ODS的決心。

為簡化工作手續，提高工作效率，加快淘汰步伐，對于全國范圍內其余的大中型ODS清洗劑消費企業，環保總局清洗特別工作組改變了以往的招投標形式，轉而釆取由工作組直接和企業接觸、商議、簽約以求達到淘汰目的的辦法。該項工作正在順利進行中。

為在全國范圍內徹底淘汰ODS清洗劑，按時完成履約計劃，對于分散在全國范圍內的小型ODS清洗劑消費企業，清洗工作組制定了票證的淘汰方式。其具體步驟是先試點、后推廣，充分發揮中間代理機構的作用。目前票證的實施正在進展當中。

在近3年的淘汰ODS清洗劑活動中，由于釆取了合理有效的淘汰方式，淘汰工作正順利平穩地進行著。2001年國內深圳四家清洗設備制造企業通過強強聯合、優勢互補的方式，共同組建了清洗設備制造聯合體，積極參與ODS替代清洗設備的供應工作。他們運用統一設計、集中采購、統一規范標準等手段，制造出一流的清洗設備，扭轉了以往國際援助項目基本依賴國外進口設備的局面，為清洗行業計劃的順利實施打下了牢固的基礎，同時也受到聯合國開發計劃署（UNDP）專家的高度評價。

三、中國清洗行業洶汰ODS面臨的任務與挑戰

清洗行業ODS消費量在我國ODS消費總量中的比例不到10%，但是單從CFC-113消費量來看，清洗行業確實是我國最大的CFC-113消費行業，因此淘汰CFC-113成為清洗行業特別重要的任務。清洗行業淘汰目標能否實現，也將影響到我國對國際社會所做的承諾。

（1）積極開展進一步的淘汰活動

清洗行業的ODS消費企業具有單個企業ODS消費量少，企業數量多、地域分布廣、跨多種行業的特點，因此淘汰ODS工作牽扯面廣、技術復雜、難度很大。為此，以國家環保總局外經辦和原電子工業部為主成立了清洗特別工作組和中國洗凈工程技術合作協

會共同參與淘汰活動。實踐證明，這是一種比較成功的淘汰模式。

清洗特別工作組首先進行“中國清洗行業整體淘汰計劃”的編制工作。行業整體淘汰計劃從2000年開始執行，大中型消費企業率先通過招投標方式選擇替代技術，促進了ODS淘汰項目的順利實施。在大中型消費企業基本淘汰了ODS的基礎上，從2003年6月開始，清洗特別工作組啟動了小型消費企業淘汰ODS活動：“票證系統”，這是一個方便、快捷的淘汰方式。

中國洗凈工程技術合作協會密切配合清洗特別工作組的工作目標，協調工作，加速中國清洗行業淘汰計劃的實施。

清洗特別工作組組織清洗設備生產企業和清洗劑生產企業積極參加淘汰ODS投標活動，并邀請協會專家參加評標工作。淘汰ODS中標項目順利通過UNDP專家驗收，并受到一致好評。中國洗凈工程技術合作協會主辦了《中國清洗行業信息》以及中國清洗行業惟一的綜合性技術刊物《洗凈技術》，這將積極推動中國清洗行業保護臭氧層行動的順利實施。

為了順利實施《中國清洗行業整體淘汰ODS計劃》，保證清洗行業ODS整體淘汰計劃順利實施，規范市場，促進替代消耗臭氧層物質（ODS）清洗劑和清洗設備生產企業的發展，中國洗凈工程技術合作協會制定了中國清洗行業啟用“中國洗凈”證書和標志實施辦法，已經頒布實施。

制定清洗行業替代技術的標準與技術規范是《中國清洗行業ODS整體淘汰計劃》實施中的重要政策與技術援助工作。該項工作由中國洗凈工程技術合作協會負責落實，協會己經提出了《替代ODS清洗技術通用標準結構和技術規則》，該文件目前正在加緊制定中。

（2）加強ODS替代品生產

為保證行業計劃的順利執行，清洗行業必須大力發展ODS替代品的生產；同時，清洗劑消費企業也應盡量選擇ODP和GWP值為零的替代品。

（3）整體淘汰必須嚴格執行消費許可證制度

為了確保行業計劃的順利實施，清洗企業必須嚴格執行消費許可證制度，并在淘汰過程中接受有關部門的監督與管理。

【ODS清洗劑替代品/替代技術】

根據《中國清洗行業整體淘汰ODS計劃》，替代品和替代技術的選擇原則為：

*所有替代技術應該是對臭氧層和環境無害，不影響工人安全和健康；

*不鼓勵采用低ODP值及高GWP值物質替代現有ODS清洗劑；

*替代品和替代技術至少應保持不低于原技術的清洗能力，且必須是費用有效的。

ODS清洗劑替代品

清洗技術的核心是清洗劑，在產品設計選定了一種類型的清洗劑后，有關設備、工藝和成本就會隨之而定。選用清洗劑的主旨就是盡可能少地破壞或最好不破壞大氣臭氧層，其臭氧耗減潛能值（ODP）等于或接近于0。當然，其全球變暖潛能值（GWP）越小越好。

到目前為止，除了新興的催化濕氧清洗和介質吸收清洗外，對臭氧層沒有或很少危害的清洗劑大約有4大類，見表9-1。

在表9-1列述的四大類清洗劑中，石油烷坯和混合有機溶劑一直應用在相應的領域，目前尚未見到它們完全代替ODS的報道；含氫的鹵素烷姪HCFCs等作為短期替代品，品種很多。之所以出現這種現象，主要由于它們在結構上與CFC及TCA等類似，屬于同一類物質。人們希望在氯氟烷姪中引入氫原子，以便讓不太穩定的C—H鍵促使含氫氯氟烷桂在大氣的對流層里就發生分解，而后隨高空水汽落回地面，而不是上升到臭氧層，使臭氧層受到破壞；然而，含氫氯氟烷坯只能作為一種過渡性的替代品，一方面，在含氫氯氟烷炷中畢竟一般都含有C—F鍵，而C—F鍵又會使該類物質更加穩定，使它們未必能在對流層中就全數分解掉，其剩余部分依然會繼續前進，升入同溫層，導致臭氧破壞；另一方面，同溫層中含有大量的太陽射線和活潑的臭氧，溫度又高，含氫氯氟烷姪類物質也會在那里被分解，并消耗臭氧層。因而，蒙特利爾議定書對HCFC類清洗劑也規定了淘汰期（2030年），它們只能臨時性地替代現有的CFC、TCA等高ODP值的ODS。

表9-1ODS清洗劑替代品匯總

表格P546-551頁

ODS清洗替代技術

為淘汰ODS而開發的替代清洗技術概括起來有免洗類和清洗類兩大類技術。清洗類技術中包括了水洗技術、半水洗技術和非ODS有機溶劑清洗技術。20世紀80年代末90年代初，工業發達國家在清洗行業先后研究開發了幾種替代ODS的技術，并已廣泛應用在清洗工藝中。中國ODS清洗劑淘汰的替代技術可以分為四種。包括免洗技術、水洗技術、半水洗技術和非ODS有機溶劑清洗技術。

1.水洗技術和超聲波水洗技術

水洗技術的溶劑ODP為0，可以不含揮發性有機物，很多清洗劑都具有生物降解性；無可燃性和爆炸性，對健康和環境的危害性相當低；能很好地去除無機及極性有機污跡，可用來去除輕油和其他清洗工藝所遺留的殘跡，在升高溫度后可去除重油、油脂和蠟。缺點在于殘留有廢水及洗滌劑；盲孔或縫隙中殘留的清洗劑很難清除；清洗所生成的浮油需要撇去，沉渣和油脂則要濾除；另外要求有更大的生產空間，在管線上采用多級清洗時尤其如此；清洗溫度一般較高；金屬部件如果干得不快，就會受到腐蝕，有些聚合物可能生成應力腐蝕裂紋。

水系清洗方式是目前印制電路組裝行業應用廣泛的一種清洗方式，其主要特征是要求清洗劑在不改變原來的清洗工序的基礎上，對印刷電路基板表面的殘留物進行清洗，清洗后對下一道的組裝或檢測工序不會產生任何不良影響。對清洗劑的性能要求有：（1）清洗劑的殘渣量要少，不含固體的殘渣物；（2）可溶于某些有機溶劑、油劑、防銹劑、電鍍液等中，不會產生不良影響；（3）對電路基板不具腐蝕作用；（4）具有良好的清洗性或可達到產品規定的清潔度要求。

在清洗設備達到環保要求的前提下，清洗設備的水處理一般做成一體化循環處理模式，以防止二次污染的發生。具清洗、漂洗、干燥、排水處理等功能一體化的清洗系統有以下特征：利用油水分離膜，可迅速地去除清洗劑中的油分，增加清洗劑的使用壽命；釆用組合處理方式，提高漂洗水處理效率和水的純度；利用膜分離技術，減少活性炭和離子樹脂的損耗；通過清洗劑的重復利用方式，降低清洗劑的損耗。

近年來，超聲波水劑清洗技術在各個領域中迅速發展起來。超聲波生產廠商和使用者都在尋求一種環境污染最少的、經濟效益較好的清洗機來滿足工件清洗的要求，以替代ODS清洗劑的使用，避免其對大氣臭氧層的損害。從清洗劑去污能力的角度來說，水劑超聲波清洗機比溶劑超聲波清洗機對超聲波發生器和換能器的工作參數和性能有更多的依賴性。

超聲波水劑清洗技術己用于如下領域：電子真空開關管零部件清洗、真空氣相沉積工件電鍍前的清洗及電鍍工件的鍍前表面清洗（替代化學除油、電解除油）；液壓系統的零部件生產工序過程中和裝配前的最終清洗；玻璃制品行業，如太陽能熱水器集熱管等清洗；高級不銹鋼餐具生產工藝過程中清洗，如除拋光膏、蠟等和最終清洗；各種高檔次閥門、潔具等清洗；航空機加工零件和汽油過濾器的清洗；金屬制品行業，如各種金屬絲鍍鋅前清洗；汽車、摩托車、火車行業，用于各種零部件清洗；空調器的冷凝器和蒸發器生產過程中的清洗。

2.半水洗技術

半水系清洗劑的溶解力高，對于重油脂、蠟和焦油都有很好的清洗能力；大部分半水清洗劑都可以順利地應用于金屬和大多數聚合物。半水系清洗劑的品種很多，其成分通常有如下四種：（1）水+N、甲基二吡喀烷酮+添加劑；（2）水+乙二醇醚+界面活性劑；（3）水+碳氫化合物+界面活性劑；（4）水+萜烯+添加劑。

半水系清洗劑的商品形式與水系有類似之處，如碳氫化合型清洗劑可根據不同的配方、成分做成半水系或非水系形式。商品化的乙二醇系清洗劑在日本使用時多為半水系形式，美國推出的同類產品多為水系形式。

界面活性劑清洗劑：該清洗劑由有機溶劑、界面活性劑、添加劑組成，具有良好的水漂洗性，也可以做成完全水溶性溶劑。對電路基板上的焊劑殘渣、油污等有良好的溶解、分散作用。清洗劑中的界面活性劑是為提高漂洗工序時的清洗性而加入的。漂洗時可以通過活性劑作用和水的置換將污染物析出，做到完全清洗。界面活性劑能對水或油加以混合，具有優良的親水性和親油性。使用中當親水、親油性達到平衡時可獲得最佳的水漂洗性。作為清洗劑中的添加劑，可以摻入對溶解力、漂洗性、防銹性有利的酸性、堿性物質，也可加入相應成分的消泡劑或防氧化劑，使其清洗性質更加完善。該清洗劑已進入SMT-PCB應用領域。

乙二醇系清洗劑：半水系的乙二醇系清洗劑最適合于電路組裝基板的清洗，除此以外，對電子元件、印刷網板、液晶模塊等也可進行清洗。乙二醇的化學物質結構具有兩個乙醇性羥基，即二價乙醇，作為清洗劑是以乙二醇的衍生物乙二醇醚為主的成品，也就是加入了乙醇環氧乙烷或丙烯氧化物合成制成。乙二醇系清洗劑一般無臭無色（其ODP為零），可以和多種有機溶劑、水、界面活性劑混合。如與水混合后使用，可去除它的著火點。乙二醇系清洗劑對焊劑中的松香、活性劑等有較強的溶解力，不會損傷電子元件的封裝體和內部，具有極佳的平衡性。單獨使用該清洗劑，清洗后的干燥性能差，可通過水或千燥性良好的漂洗液加以置換，漂洗液可選用1-異丙醇或PFC。清洗系統的設計最好做成與其他半水系清洗劑組合應用的清洗形式，可以得到滿意的清洗效果。乙二醇系清洗劑今后將會向低成本、進一步提高清洗能力方面發展。針對高密度、高性能、工作頻率高速化的電子產品組裝基板，可改用不含界面活性劑的非水系乙二醇系清洗劑。目前國外生產的非水系乙二醇系清洗劑已經用于衛星通信、航空航天、機載設備中。

酯系清洗劑（Ester）：酯系清洗劑是電子工業中應用廣泛的一種替代清洗劑，其溶媒是乳酸酯，主要成分是乳酸和乙醇，該清洗劑能和其他溶劑自由地混合使用，具良好的安全性，有較高的沸點（145°C?190°C）。清洗時液損耗小、經濟性好，對被洗物沒有不良影響，適合的清洗對象：（1）CD、VCD、DVD，MD等光盤；（2）液晶顯示模塊、MD磁頭、芯片等清洗；（3）光學鏡頭的清洗；（4）印刷網板、油墨清洗；（5）各種電路基板、模塊的清洗。釆用的清洗方式有浸洗、噴洗、手工洗、超聲波組合清洗等。酯系清洗劑屬高沸點物質，清洗時雖然損耗小，但干燥性稍差，根據清洗工藝要求可以和IPA、MEOH等加以置換。清洗系統的設計，在電氣控制部分要使用符合防爆要求的結構組件，系統中需配置蒸館回收裝置，清洗液中的水分分離應該使用三種成分的分離結構形式。

由蒸餾回收系統和組合型清洗系統組成的清洗裝置，在日本市場推出后，已得到了清洗行業內眾多同行的注目，其使用率將會不斷提高。

3.非ODS有機溶劑清洗技術

非水系替代型清洗劑，目前常用的是與CFC-113性能相近的替代清洗劑HCFC-141b、HCFC-225、HFC-152、HFC-4310mee等，上面已經進行了詳細的介紹。為避免HCFC類清洗劑的一些不良影響，漠系清洗劑逐步在日、美等國開始應用，該類清洗劑的主要成分為正丙基漠（nPB），其清洗性能可以與TCA相當，具有優異的清洗力，良好的潤濕性、干燥性、完好的安全性，對大多數金屬無不良反應，且無著火點，清洗方式可釆取浸洗、噴射組合式或浸洗、超聲洗組合，都可獲得良好的效果。

（1）HCFC-141b

國內清洗行業使用ODS清洗劑CFC-113的大部分企業都屬于中小型企業，它們沒有足夠的資金實力和技術力量投入于大量的設備更新或新的清洗技術的開發。因此，實現ODS淘汰的理想選擇是保留原有清洗工藝，以ODS替代品替換原來的CFC-113清洗劑。HCFC-141b作為過渡替代物，不僅具有良好的溶劑性能，而且其物理性能也與CFC-113比較接近，原來的清洗系統只要做適當的改造就可以使用。因此，HCFC-141b是國內中小清洗企業現實ODS替代的較好選擇方案。

①HCFC-141b的基本性能

a.物理化學性能

HCFC-141b的物理化學性能列于表9-3。HCFC-141b的ODP值為0.11，因此可以作為過渡性的ODS替代品使用，同時HCFC-141b的GWP值為630，比CFC-113低得多，說明HCFC-141b具有更好的環境性能。HCFC-141b的粘度和表面張力較CFC-113低，KB值比CFC-113高，表明HCFC-141b比CFC-113具有更好的溶劑性能。

表9-3HCFCs與CFC-113性能比較

表格P554頁

另一方面，HCFC-141b的沸點比CFC-113低近15°C，因此在CFC-113的清洗設備上進行HCFC-141b的替代時，需對設備作適當的改造，如改單溫區制冷系統為雙溫區制冷系統，增加自由區高度，加入熔化室空間，調整部門機構件材質等。另外HCFC-141b的蒸發潛熱較大，在清洗干燥時，由空氣中水分的凝縮，會產生干燥擺動現象，尤其在高溫度場合時更應注意。

b.安全性能

HCFC-141b的可燃性。表9-4列出了HCFC-141b的一些可燃性數據。HCFC-141b在空氣中的燃燒極限為7.6%?17.7%，表明HCFC-141b有一定的可燃性，與CFC-113有所不同。但HCFC-141b的最小點火能較高，因此由于靜電等原因導致的燃燒風險實際上是非常小的。

表9-4HCFC-141b的可燃性

表格P555頁

HCFC-141b的毒性。表9-5是部分HCFC-141b毒性數據，可以看出HCFC-141b對生物體的影響很小。PAFT對HCFC-141b毒性試驗的結論認為HCFC-141b的急性和亞慢性吸入毒性很小，只有在高濃度的環境下長時間暴露，才會增加產生良性腫瘤的可能性，但對人的壽命沒有影響。HCFC-141b沒有發育、生殖的毒性，也不會產生基因畸變。因此可以認為，HCFC-141b是一個毒性很小的ODS替代品。美國工業衛生協會推薦的HCFC-141b的容許暴露極限為500ppm。

表9-5'HCFC-141b毒性數據

表格P555頁

C.材料相容性

CFC-113幾乎與所有的清洗材料有良好的相容性，而若以HCFC-141b替代CFC-113，材料的相容性將是非常關鍵的因素。對金屬材料來說，常用的大多數金屬材料與HCFC-141b有較好的相容性，但一些活性金屬如鋁、鋅、鎂等會與HCFC-141b發生反應，尤其當有水分存在時。對塑料和橡膠材料，HCFC-141b對一些材料會產生溶脹現象，影響材料的強度利電性能。因此進行替代時，最好先考察一下材料相容性的情況。表9-6列舉了一些塑料和橡膠材料與HCFC-141b的相容性狀況，可作為選擇HCFC-141b做清洗劑時的參考。

表9-6HCFC-141b的材料相容性

表格P556頁

②HCFC-141b在清洗中的應用

HCFC-141b分子中包含有較多的C—H、C-Cl鍵，具有良好的溶解油脂、清除污垢的能力，適合于不同要求的清洗用途，表9-7是HCFC-141b的一些應用例子。

表9-7HCFC-141b應用舉例

表格P556頁

③HCFC-141b的應用前景

國際上，HCFC-141b作為溶劑曾被大量使用，根據AFEAS提供的數據，HCFC-141b作為溶劑的消費量曾達到16000多t，占CFC-113最高用量的6.4%，為當年HCFC-141b總消費量的14.6%?但由于HCFC-141b的ODP值為0.11，在HCFCs中相對偏高，發達國家已開始限制HCFC-141b的使用，如美國已于2003年開始完全禁止HCFC-141b的生產和使用。歐盟則從2002年起禁止HCFC-141b作為溶劑使用，但作為航空航天工業使用的則于2008年全面禁止。而日本對HCFC-141b作為清洗劑使用的限制是從2000年開始，至2010年完全禁止使用。全球HCFC-141b作溶劑應用的消費情況參見下圖9-1。

圖9-1溶劑用HCFC-141b消費量

表格P557頁

國內HCFC-141b作為清洗溶劑的應用剛剛起步，每年的使用量估計在300-500t的范圍內，在清洗劑中只占很小的比例。這一方面是由于國內中小清洗企業還在繼續使用CFC-113，而一些大的清洗企業多數釆用水洗或半水洗替代技術，在一定程度上抑制了HCFC-141b的消費。另一方面也是因為國內對HCFC-141b在清洗領域的應用研究也相對薄弱，而中小企業又沒有足夠的技術力量去解決HCFC-141b替代工作中所遇到的如材料相容性、設備改造等技術問題，從而影響了HCFC-141b在清洗領域中的應用。但由于HCFC-141b在清洗性能和替代工藝上的優勢，國內研究單位和HCFC-141b生產廠家對清洗用HCFC-141b的開發和應用研究也日益重視。目前國內HCFC-141b的生產能力已經達到25000t/a，其銷售價格已低于CFC-113，與其他的CFC-113替代品和替代技術相比，具有明顯的成本優勢，HCFC-141b替代的經濟效益已開始體現。

總之，HCFC-141b作為安全、環保、廉價和性能優良的清洗溶劑，只要對原有清洗設備進行適當的改造，就可以實現對CFC-113的替代對推動我國中小型清洗企業的ODS替代工作具有現實意義。盡管HCFC-141b在發達國家已受到限制，但國內清洗用HCFC-141b的消費量還將隨著CFC-113的淘汰繼續增長。而在實際使用中，應了解HCFC-141b與所清洗材料的相容性情況。

（2）HCFC-225

HCFC-225是高ODP值的CFC-113、全氟烴和其他全氯氟烴的替代物，對環境敏感，可用于各種工業清洗，下面以AsahiGlass公司的AsahiklinAK-225為例介紹這種替代品的性質、使用情況和應用前景。

AsahiGlass公司的AsahikHnAK-225是兩種異構體的混合物，已經實現商品化。AK-225的物理性能、材料的相容性和清洗性能與CFC-113非常類似，廣泛用于精密零件的清洗。

AK-225與醇和其他溶劑混合成為類似于共沸物的混合物，適用于助焊劑的清除應用。AK-225AES是類似于共沸物的混合物，它是由AK-225，乙醇和穩定劑混合而成，可用于應用多種助焊劑的清除。AK-225T和AK-225ATE是用于解決在AK-225AES清洗后的印制電路板上偶爾形成的白色殘余物問題。AK-225T是AK-225、乙醇、坯和穩定劑的混合物；AK-225ATE同樣是類似于共沸物的混合物，由AK-225，乙醇、順式-1，2-二氯乙烯和穩定劑混合而成。

①HCFC-225（AK-225）的基本特性

表9-8中列出了AK-225的物理性能。AK-225與CFC-113非常相似，沸點、表面張力和KB值（貝殼松脂丁醇Kauri—Butanol值）是清洗劑的主要特性。具有適宜的沸點溫度40?60°C，在這個范圍內清洗零件時，不會使其溫度達到對溫度敏感部件或材料的影響程度。表面張力低能使清洗劑滲透到很小的間隙內。30?50的KB值表明溶劑的溶解能力均衡，既可以除油、油脂和臟污，又不會損壞金屬、塑料或彈性零件。另外，汽化的潛熱也是氣相清洗的一個主要特性。汽化潛熱較小，溶劑汽化和干燥則耗能較少。由于AK-225的特性和CFC-113非常相似，因此對清洗設備和清洗程序不需作什么改變就可以使用AK-225。

表9-8AK-225的物理特性

表格P558頁

②環境的可接受性和毒性研究

HCFC-225的ODP和GWP值是估計其環境的可接受性的重要數值。表9-9中列出了HCFC-225ca，HCFC-225cb和其他鹵疑在大氣中存活時間、ODP值和GWP值。按存活時間計算，HCFC-225ca和HCFC-225cb的ODP值分別為0.025和0.033；GWP值分別為170和690。HCFC-225s的ODP和GWP值大大低于CFC-113。另外，依據美國清潔空氣法，HCFC-225s可受到VOC（揮發性有機化合物）規程的豁免。

由PAFT（替代氟坯毒性試驗方案）對HCFC-225S進行毒性研究，結果證實HCFC-225ca和HCFC-225cb毒性都不高。還進行了幾種基因研究，包括艾姆斯式化驗，用CHL（中國田鼠肺）和人體淋巴細胞作體外染色體畸變，還有體內不定期的DNA合成試驗。僅在使用人體淋巴細胞菌種的研究中發現HCFC-2252ca能引起基因材料的變化。不過，多項研究的結果在總體上證明無論HCFC-25ca還是HCFC-225cb都沒有致癌突變性。

③HCFC-225的需求量和應用

AsahiGlass的AK-225在1991年推向市場，1992年需求量驟漲。目前產量的60%應用于日本，10%和5%在美國和中國，其余部分銷往亞洲其他國家。

圖9-2表示的是依據混合物的種類細分AK-225的應用，兩種異構體的混合物，其中80%用的是純AK-225，其余大部分是AK-225AES，用于清除助焊劑的混合物。AK-225是精密零件清洗劑，用于清洗金屬、塑料或兩者混成的零件。最近還有把AK-225用于漂洗、干燥和用它替代CFC-113和1，1，1-三氯乙烷清洗零件，另外的應用方面是載體溶劑和化學反應溶劑。AK-225AES，AK-225AE和A-225T還可用于消除PCB、陶瓷基底制的混合電路以及電機的轉子上的助焊劑。

表9-9HCFC-225s環境可接受性研究

圖9-2AK-225產品細分

表格P559頁

④AK-225與其他清洗劑組合應用

微型軸承是精密零件，要求尺寸精確，可靠性高，制造過程中，切割和拋光使用各種加工用油。軸承裝配好后，要把這些油徹底清除掉，隨后涂上一層防銹劑。圖9-3是清洗和涂覆程序的工藝流程圖。1?3槽內用坯清洗劑超聲震蕩清洗裝配好的軸承；第4個槽內，鼓風吹除溶劑；第5個槽內軸承浸入到AK-225中，經超聲振蕩除掉全部炷類油和油脂；最后一槽內的AK-225中含有百分之幾的防銹劑，軸承浸入到槽中，防銹劑就涂到表面上。

圖9-3軸承制造廠采用的6槽清洗設備原理示意圖

圖片P560頁

第5個槽內除掉的桂會聚集起來，很重要的一點是要控制AK-225中烴的量，避免發生火災。當烴的含量在50%以下時，溶劑和烴的混合物沒有閃點。為避免把烴攜帶到第6個槽中，污染軸承表面，第5個槽中的烴含量應保持在20%以下。如圖9-4所示，可以用比重和烴含量的關系來監測烴的含量。

圖9-4烴質量分數和密度之間的關系

圖片P560頁

如上文所述，在日本，把AK-225與其他溶劑一起使用的新應用越來越多。一個典型的應用是：用姪清洗零件，再用AK-225蒸汽漂洗，除掉粘附在表面上的桂。另外，還有用水洗或半水洗清洗劑清洗零件，然后用水漂洗。漂洗后，用醇除掉附在表面的水，然后再用AK-225除掉醇。這些應用中，用戶首先用的都是非AK-225清洗劑，并不是用AK-225取代CFC-113。不過，他們是用AK-225進行漂洗和干燥劑，解決干燥和/或水斑問題。

上述應用中，可以用混合物的比重或沸點來監測婭或醇的含量。圖9-5表示的是異丙醇的含量與沸點的關系。如果醇在混合物中變濃，重量達到20%以上，混合物就具可燃性了。

圖9-5IPA質量分數和沸點之間的關系

圖片P561頁

AK-225與其他清洗劑混合使用的優點有：一般是在AK-225的溶解能力不足以滿足清洗應用的要求時才釆用混合清洗。這類情況下是用其他清洗劑進行清洗，而用AK-225進行漂洗和干燥。與僅用其他清洗劑相比，混合清洗的清洗和干燥時間都可縮短，還可用于精密零件清洗。

⑤清除汽車用PCB的助焊劑

汽車用的PCB要求高可靠性和耐用性。為此，很多PCB都涂覆有樹脂涂層。PCB的制造過程包括焊接電子元器件、清洗和涂覆。由于PCB的產量巨大，PCB的清洗要在短時間內完成。

很多廠家都用AK-225AES清除PCB上的助焊劑。多數廠家用的助焊劑和焊膏都是為AK-225AES設計的，因此可以縮短清洗時間，提高清洗效率。表9-10中列出了為AK-225AES設計的助焊劑和焊膏。

表9-10與AK-225AES相適的助焊劑和焊膏

圖片P561-562頁

圖9-6是一個客戶使用的三槽清洗設備和AK-225AES清洗劑。清洗程序為：把PCB浸入45?50°C的熱溶劑中，然后用冷溶劑漂洗，再在溶劑蒸汽中干燥。每步處理時間為15s，整個程序lmin內結束。

圖9-6三槽清洗設備的原理示意圖

圖片P562頁

圖9-7中使用AK-225AES的立式兩槽清洗設備。PCB先在45?50°C的熱溶劑中清洗，然后噴灑冷溶劑漂洗，最后在溶劑蒸汽中干燥。每步處理時間為10s，整個程序1min內結束。

圖9-7立式兩槽清洗設備的原理示意圖

圖片P562頁

上述用戶以前用CFC-113清洗的板子，現在并不是都進行清洗。他們評估了清洗PCB的必要性后，決定只在主要應用中清洗PCBo他們還把AK-225AES用于回收和/或再利用設備，減少溶劑的消費和排放。

⑥特殊清洗和其他應用

AK-225作為CFC-113或其他溶劑的替代物，最近也用于特殊清洗和非清洗的應用。還出現了一種過去用CFC-113時從來沒有見過的應用。

特殊清洗包括：曾經用CFC-113的制冷循環清洗，宇航用的液氧清洗和曾經用四氯化碳的鐵制造業清洗。

AK-225還用作硅酮的載體溶劑。硅酮是涂在注射針頭上的涂層，也是在硬盤上的潤滑劑。另外，AK-225還作為溶劑用于化學反應。

日本每年要用幾千噸的CFC-113進行服裝干洗。過去幾年中，一定量的CFC-113已用AK-225取代。已有幾家公司開始制造使用AK-225的新型干洗設備，并已上市出售。日本還有了AK-225的肥皂。

（3）正丙基溴（nPB）

正丙基溴（也稱做1-溴丙烷，nPB），是帶有甜味的液態物質。主要作溶劑使用，也可以作為其他物質的生產原料。純的nPB因為其具有反應活性，不穩定，因而必須和穩定劑、抑制劑、溶媒混合來生產所需要的溶劑。大多數商用混合溶劑含有85%?95%的nPB。nPB的溶解能力是傳統氯碳溶劑的4倍，所以其消耗量大大降低，從而減少了廢棄物的數量，也因此削減了成本。該溶劑與三氯乙烯（87°C）、TCA（74°C）相比，具有更低的沸點（69.5°C），因此降低了能耗。

nPB主要用于溶劑、粘合劑、蒸汽脫脂、精密清洗和電子清洗等，作為三氯乙烷（TCA）、二氯甲烷、HCFC-141b的直接替代品。1998年nPB的消費量在歐洲大約是1000t，日本大約是600t，美國大約是600?1000t。目前全球總體消費量約2000~5000t/a，并且呈增長趨勢。我國清洗行業1999年的TCA的消費量6225t，即使部分用nPB替代，其消費量也將迅速增長。

在沒有任何限制的條件下，估計在未來的5年之內，nPB清洗劑的全球使用量將到達60000t/a，相當于目前全球范圍內漠產量的5%，盡管其臭氧消耗潛值（ODP）還沒有確定，其毒性和對人類的健康影響也還沒有確定的評價，但nPB市場呈強勁的增長趨勢。

有兩個重要的因素決定了nPB使用量的大量增加：①nPB對平流層臭氧的破壞能力雖不是零，但卻很小，在幾個主要用途上它可以有效地替代消耗臭氧物質（比如HCFC）。②一些國家將二氯甲烷（MC）在工作場所的暴露標準定為25ppm，一些企業寧愿改用nPB而不愿安裝通風設備降低二氯甲烷的暴露濃度。

nPB及其混合溶劑有著廣泛的用途，其應用范圍包括了大多數傳統氯碳溶劑使用的領域，如：蒸汽脫脂，金屬及塑料部件的冷清洗，噴淋清洗，去焊劑，精密儀器清洗，光學儀器清洗，氣霧劑及其他噴灑淋洗的現場清洗，石油及油脂的載體，阻燃劑載體，油墨、衣料及黏合劑的揮發溶劑，橡膠產品的加工助劑，藥品原料及其他用途，作為碳氫溶劑降低可燃性的稀釋劑。很多制造商將nPB作為配料用于噴霧器、液化石油氣或者二氧化碳推進劑中。其廣泛應用于諸如電器的野外維修（清洗）、電子儀器和機械制造設備、信息技術設備的維護、觸點潤滑、石油氣儲罐的清洗等。

nPB的溶解能力是傳統氯碳溶劑的4倍，所以其消耗量大大降低，從而減少了廢棄物的數量，也因此削減了成本。該溶劑與三氯乙烯（87°C）、TCA（74°C）相比，具有更低的沸點（69.5°C），因此降低了能耗。

nPB的ODP值具有很大的不確定性，隨季節不同，地區不同有很大的變化。當前報道的值一般是0.026，相當于HCFC-225的ODP值。GWP值為0.0001，大氣中壽命為11天。

目前還沒有正式公布人體在nPB生產和使用時的暴露標準。然而，即使只考慮工人的暴露，和只考慮來自替代二氯甲烷（MC）的用途所產生的暴露，若對nPB暴露不加以限制，它所產生的暴露人數就可能超過其他物質造成的暴露人數。根據美國職業安全健康署（OSHA）的估計，在美國僅由于金屬清洗和粘合劑應用造成的暴露于二氯甲烷（MC）的工人人數就達10萬人，而nPB造成的暴露人數將遠遠超過這一數字。工業衛生調查數據表明，使用nPB所造成的暴露人數將有很大的數量和很廣泛的行業范圍。

異丙基溴（2-PB）是nPB生產中不可避免的副產品。OSHA分析了過去幾年的nPB產品，均在其中發現了2-PB，含量從0.1%到0.2%之間。而且2-PB具有更大的毒性。

美國職業安全健康署（OSHA）分析了過去5年在3種不同設備條件下30個正丙基漠暴露的個體案例（平均在nBP中暴露2?4h）。對nPB的暴露值多在40?80ppm，最低為0.05ppm，最高135ppm；2-PB的濃度在nPB中一般為0.1%?0.2%，暴露濃度從檢測限值到0.28ppm（相當于nPB暴露濃度82ppm的0.3%）。1998年11月，在美國北卡羅萊納的一個飛機坐墊制造廠進行了nPB暴露評價，這個廠使用含nPB的粘合劑。69個個體樣本被采集，平均nPB暴露濃度是170ppm，個人暴露濃度在60~380ppm之間。在11個區域釆集的樣本被采集，其nPB濃度在107?161ppm之間。

因此，無論現有的動物試驗結果是否支持NOAEL（NoObservedAdverseEffectLevel，未發現不利影響水平）值為400ppm或200ppm這一結果，十分清楚的事實是，、由于缺乏限制標準，許多工人暴露于nPB的濃度為嚙齒動物NOAEL值的1/5甚至更高。如果將傳統的百倍"安全因子”應用于NOAEL（即其為人類毒性閾值的100倍，或動物LED”劑量的1%），則當前的暴露濃度超過這個水平至少10倍甚至200倍。

綜上所述，若以嚴重的致命性作為標準，nPB沒有很大的毒性。但通過對老鼠持續暴露于nPB的實驗發現，nPB已經表現出了生殖性和神經性毒理效應。因此，出于nPB對動物生殖系統的毒理效應和神經性毒害方面的考慮，在工作場所使用nPB時應該非常謹慎。

nPB作為ODS清洗劑的替代品活躍于市場，其溶解能力類似于三氯乙烷，但卻有著極低的ODP值，特別在價格上有著較大的優勢。nPB可以直接替代TCA和HCFC-141b，用于各種清洗工序，也可以替代目前正在使用的三氯乙烯、四氯乙烯、二氯甲烷和四氯化碳。但考慮到其環境效應，特別是毒性效應，在推廣使用nPB時應建立嚴格的暴露標準以保障工人的健康。這類清洗劑的使用已獲得美國EPA的批準，在電子工業、航空工業和汽車制造工業已經廣泛應用。

4.免清洗技術

（1）免清洗技術概論

在清洗替代技術中，水洗和半水洗的設備投資大，占地面積大，電能消耗大（50?100kW），耗水多，而且還要進行水處理和廢水處理。如果廢水不經處理直接排放，將造成新的污染。而非ODS有機溶劑清洗，其溶劑本身成本高，存在揮發性有機物（VOC）的污染和工作操作安全等問題，而且HCFC也只是一種過渡性替代物。而免清洗技術因為具有簡化工藝流程，降低生產成本（節省了水洗設備和清洗溶劑，而且減少了助焊劑的用量），節省生產工時，縮短生產周期，對環境無污染等優點，受到各國的普遍重視。

免清洗技術在國內外電子產品中已經得到用戶的信賴，是公認的當今替代ODS清洗的有效途徑和今后發展的方向，并將會得到更加廣泛的應用。

免清洗技術是一個新概念、新技術，其不同于不清洗。免清洗工藝相對于傳統的清洗工藝而言，是建立在保證原有產品質量要求的基礎上簡化工藝流程的一種先進技術，而絕不是簡單地取消原來的清洗工藝。免清洗技術應用新材料和新工藝來達到以往焊后需要清洗才能達到的質量要求，而不清洗只是適用于某些低檔消費類電子產品，雖然省去了清洗工序，卻相對降低了產品的質量。

免清洗技術包括免清洗波峰焊技術和免清洗回流焊技術。前者由傳統波峰焊接發展而成，通過對原有的波峰焊設備進行技術改造或更新波峰焊機，采用免清洗助焊劑和控制工藝參數，以達到免清洗效果，主要解決通孔插裝元器件和混裝聯技術中固化表面元器件的波峰焊接。后者是SMT裝配中的重要工藝環節，通過采用免清洗焊膏和工藝控制來達到免清洗效果，主要解決表面貼裝元器件的回流焊接。

免清洗工藝的實現不僅依賴于免清洗助焊劑（焊膏），還依賴于焊接設備、元器件、PCB板、工藝流程和工藝參數、工藝環境、工藝管理等諸多因素。免清洗焊接技術是將材料、設備、工藝環境和人力因素結合在一起的綜合性技術，是一個系統工程，其核心內容有：選擇合適的免清洗助焊劑（焊膏）；選擇恰當的涂敷工藝及其焊接設備；選擇合適的工藝參數；配以適當的工藝準備和工藝管理；選用免清洗焊錫絲與之配套。

免清洗技術是在電子產品行業可以廣泛應用的一種替代技術。其所具有的優點是對原來的焊接設備稍作改造即可使用，降低了設備上的投資，又可避免對環境的污染，是一項經濟有效的實用技術。

（2）免清洗技術的應用

在焊接過程中，電子印刷線路板的表面會存在殘留污垢。這些污垢是在焊劑的使用過程中產生的。傳統工藝使用的焊劑分松香焊劑和水溶性焊劑兩類，其中松香焊劑用得較多。松香焊劑的主要成分包括溶劑（醇類），活性物質（松香酸，有機胺類，有機胺鹽酸鹽等），樹脂成分（松脂）和表面活性劑。溶劑的作用是促使焊劑流動，活性物質的作用是去除金屬表面的氧化物、提高焊接牢度，樹脂有使焊劑保持良好流動性和防止金屬表面被再氧化的作用，表面活性劑則發揮清洗的功能。

正因為松香在焊劑中發揮著重要作用，因此被廣泛采用。但它在焊接過程中受熱后會氧化分解，形成變性物質的殘渣。這些殘渣是導致線路板絕緣性變差和接觸不良的原因，同時也是電子線路腐蝕和接線點松動的原因，因此有必要清除。由于殘渣中極性大的離子成分是造成電子線路板絕緣性變差和腐蝕的主要因素，因此它們成為主要清除對象。檢驗清洗效果也是根據表面絕緣性能和離子性物質殘余量來確定的。

傳統的清洗方法是使用三氟三氯乙烷等ODS溶劑，在它被禁用后，需改用替代溶劑，或改變使用的焊劑和焊接工藝。免清洗技術就是其中的一種替代工藝技術。

免清洗技術是針對原先采用的傳統清洗工藝而言的。在整個電子器件的裝配、制造過程中，主要體現在免清洗焊膏和免清洗助焊劑的實際應用中；同時還包括手工焊接及返修等工藝過程中，特殊焊料及助焊劑的實際使用、元件及印刷電路板潔凈度的控制、人為參與整個工藝過程時的潔凈控制、廠房環境、測試手段等諸多因素。

長期以來，關于免清洗技術是否真的可以完全替代傳統清洗工藝一直存在很大的爭論。直到目前，不同的公司還交替使用著4種形式的清洗工藝：（1）延續使用傳統的溶劑清洗；（2）半水基清洗；（3）水基清洗；（4）免清洗。目前使用的替代溶劑清洗工藝中常用的清洗劑為HCFC（含氫氟氯化碳）、HFC（含氫氟烷烴）、HFE（氟醚）及含氫漠烷坯等。使用水、表面活性劑或有機溶劑組成的水基清洗劑和半水基清洗劑的清洗工藝，雖然可以替代使用CFC-113等溶劑的清洗工藝，但會造成一定的水污染，污水排放也要受到限制，因此不必進行清洗的免清洗工藝無疑是最理想的選擇。但由于不同的電子產品對清潔度的要求不同以及對免清洗技術存在的疑問，免清洗工藝至今并沒有完全取代半水基清洗和水基清洗工藝。如一家在華的日本公司，1996年以前一直使用CFC-113溶劑清洗，雖然現在早就改用水基清洗工藝，但一直沒有使用免清洗工藝，具體原因是其對免清洗技術尚存疑慮。

①免清洗焊膏

免清洗焊膏是由可焊性能好的金屬合金粉末、糊狀助焊劑均勻混合而成的膏狀物質。如果從是否含有松香的角度來區分，免清洗焊膏可分為松香基焊膏和非松香基焊膏兩類。表9-11是免清洗焊膏中的主要成分。

另外，有時還加入抗氧化劑，使合金焊粉在空氣中不易被氧化。傳統的焊膏基本上都是松香基焊膏，但采用松香基依然可以制成免清洗焊膏。松香基免清洗焊膏中的固體含量約為3.5%?5%，在印刷特性上可以與傳統松香基焊膏相當，也不需要在充滿氮氣的惰性環境中用回流焊來保證焊接。

表9-11免清洗焊膏中的主要成分

表格P566頁

由于對免清洗焊膏的理解不同，目前歐洲的一些公司基本上認可：松香基免清洗焊膏在絕大多數場合下可以達到免清洗的要求，但美國及日本的一些公司出于對其焊后黃色表面殘留物的擔心，還是建議進行清洗。因此有些焊膏制造商正在試圖通過降低焊膏中固體含量的比例，以達到用戶對外觀的要求。目前市場上出售的低殘留物的松香基免清洗焊膏中的固體含量甚至可低于2%，由于含固量低的焊膏在焊接過程中殘留的固形物很少，因此可以達到免清洗的效果。

非松香基免清洗焊膏使用合成樹脂作為助焊劑的主要成分，根據固體含量分為低殘渣免清洗焊膏、超低殘渣免清洗焊膏兩類。低殘渣焊膏成分中的固體含量約為2.8%~3.4%，超低殘渣焊膏的固體含量在2.8%以下。使用人造樹脂的免清洗焊膏中由于不存在鹵化物成分，因而不會對電子線路造成腐蝕，因此絕大多數用戶認為這種類型的焊膏是可以滿足免清洗要求的，而這也恰是松香基焊膏的缺點。但它的粘度及保存期要比傳統松香基焊膏及松香基的免清洗焊膏短。隨著焊膏制造技術的不斷改進，這種差別已經變得越來越小。

隨著表面貼裝技術（SMT）的進步，不斷更新的表面貼裝設備也為免清洗焊膏的實際應用提供了更好的技術保障。目前絕大部分印刷機均可以使用鋼制漏板及45°或60°的鋼制刮刀，脫膜方式也從以前的等速方式改成加速度、變加速度為更合理的方式；刮刀壓力的控制上也出現了懸浮式、平衡式等多種方式。絕大多數回流焊爐均為全熱風加熱方式，有些可以使用氮氣或惰性氣體，有些采用了熱風加紅外線的加熱方式。因此目前的免清洗焊膏在實際印刷及回流焊接時已經與傳統的焊膏沒有太大區別，在印刷參數及回流焊曲線的設置方面，多數情況下依據一般的工藝標準基本上都無問題，圖9-8是我所某產品的實測回流溫度曲線：

圖9-8某產品的實測回流溫度曲線

圖片P567頁

由于表面貼裝電路板復雜程度的不同對工藝參數的要求也有很大區別，如含細腳間距元器件的電路板印刷速度要相對慢一些，并采用慢脫膜方式；而對于含BGA（球形觸點陣列）封裝的元器件的電路板而言，在回流焊中最好釆用底板也加熱的方式，在回流區的溫度要稍高一些、時間要稍長一些，因此在使用免清洗焊膏時還要根據具體的產品調整一下工藝參數。需要特別指出的是，對于一些含細引腳間距（0.4mm以下）元器件的產品，印刷電路板最好采用裸銅工藝或鍍金工藝。如果條件允許，采用氮氣或惰性氣體回流焊更有助于提高焊接質量。對于陶瓷、鋁基材的電路板，要根據基板的實際情況使用含銀等相對特殊類型的免清洗焊膏。

②免清洗助焊劑

雖然表面貼裝元器件（SMD）的使用越來越普及，但在很多領域，SMD還不能完全取代傳統的通孔插裝元器件。目前SMD與通孔插裝元器件的混裝工藝的應用最廣泛。因此對于自動完成通孔插裝元器件焊接的設備一波峰焊來說，如何使用合適的免清洗助焊劑來達到免清洗的要求，同樣是免清洗技術應用的重要領域。

波峰焊用免清洗助焊劑在很大程度上與免清洗焊膏中的助焊劑成分類似，只是由于免洗焊錫膏中的金屬顆粒須用抗垂流劑來幫助合金粉末在焊膏中呈現懸浮狀態、避免沉降現象，因此免清洗焊膏中助焊劑的固體含量要比波峰焊用的免清洗助焊劑中的含量高。波峰焊用免清洗助焊劑的主要成分見表9-12。

表9-12波峰焊用免清洗助焊劑的主要成分

表格P568頁

隨著波峰焊用免清洗助焊劑技術的發展，其固體含量已由早期第一代產品的30%?40%下降至第二代的15%?20%，再發展到目前的2%?5%，甚至低于2%。相對焊膏而言，波峰焊用的免清洗助焊劑要達到免洗的程度更容易些。因此目前市場上的免清洗助焊劑種類繁多。雖然有些廠家推出的免清洗助焊劑號稱低殘渣、無鹵化物、不含松脂，但在實際焊接，尤其是在單面板的波峰焊接中，能在焊接質量與極低殘留物、表面絕緣電阻等免洗指標的平衡上做得很好的產品并不多見。

對于一些特殊場合，在氮氣或惰性氣體保護下進行波峰焊接，也有利于達到免清洗的效果，這主要是因為在氮氣或惰性氣體環境里可避免焊接時發生再氧化，因此可以大大減少助焊劑的用量，從而達到免清洗的目的。

一般情況下，對波峰焊而言，采用噴霧的助焊劑噴涂方式要比釆用發泡的涂覆方式好；采用全熱風的預熱方式要比采用石英晶體加熱方式的效果好。從工藝參數的角度而言，采用表9-13的參數范圍取得的效果相對更好一些。

③返修及手工焊接

在免清洗工藝中，手工焊接和壞板返修也是非常重要的環節。對于手工焊接工序來說，首要的是必須使用免清洗焊錫絲，在整個手焊過程中要盡量避免使用助焊劑，對于一些特殊的場合必須使用助焊劑時，可使用波峰焊用免清洗助焊劑，并且要控制用量。對于陶瓷、鋁基材等需要底板加熱的電路板，還要注意焊接時間、焊接溫度及底板預熱平臺的整潔，并根據電路板焊盤表面層決定使用焊錫絲的成分，如含銀、含銅等特殊的免清洗焊錫絲。

表9-13推薦波峰焊工藝參數

表格P568頁

對于有熱風吸嘴式維修工作站的工廠來說，在有缺陷元器件拆卸及重新焊接時，只要使用了免清洗焊膏，基本上不會有太大問題。需要指出的是，在返修及手工焊接過程中，操作人員必須戴干凈的手套，工作臺面必須保持整潔，以免將手中的汗液等其他雜質污染到電路板上。

④測試

在免清洗工藝中，使用探針式測試平臺時，無論是針床式還是飛針式，助焊劑殘留物會被探針扎透，而變成細小粉末或碎塊，有些甚至會粘在探針頭上，越來越多的堆積會導致電氣接觸失效；在有些時候，如果選用了不適當的焊膏或助焊劑，探針根本就無法穿透助焊劑殘留物，從而無法做到電氣連接，這種情況多見于高固體含量的松香基免清洗焊膏及助焊劑。因此在免清洗工藝中必須考慮到電路板測試對焊料、助焊劑、工藝參數等的影響，同時也要根據實際情況選擇特殊形狀的探針。最后要強調的是，探針必須要定期清洗，一般情況下2~3周洗一次。

⑤其他方面的考慮

要應用免清洗技術，在解決了如上所述關鍵問題的前提下，還要認識到：免清洗技術是一項系統工程，它貫穿工廠的整個采購、配套、生產、檢驗、包裝等諸多環節，因此以下的因素也是必須要考慮到的：

a.廠房工作環境，包括溫度、濕度、潔凈度等；

b.元器件配套、篩選、裝入位料器、焊接、返修等；

c.PCB生產、包裝、上下板、焊接、返修等；

d.操作員服裝、手套、操作規程等；

e.生產設備、維修設備、檢測設備，如設備導軌、夾爪是否整潔，回流焊爐內是否有助焊劑揮發物，波峰焊錫鍋是否定期掏凈；

f.完善的管理制度、評估制度等；

g.小結。

免清洗技術要求整個生產制程的配套改進，而不僅僅是使用了免清洗的焊膏、助焊劑及焊料就可以了。隨著焊接材料及生產設備的發展，免清洗技術發展到今天已經比較成熟了，重點工藝環節如印刷、回流焊、波峰焊接等設備參數的寬容度也比較大了，這也給免清洗技術的應用提供了更廣闊的空間。相信隨著焊接材料及焊接技術的不斷發展，免清洗技術將會得到更大的發展。

【清洗行業淘汰ODS替代技術選擇】

從1996年開始，發達國家通常釆用的清洗劑己經完成淘汰（表9-14），其中50%?60%的企業選擇了水洗技術，而在精密清洗行業選擇替代溶劑的較多。由于大部分替代溶劑的單價遠遠高于ODS溶劑的價格，因此各國企業和研究機構仍在尋求更加經濟和有效的替代品。

表9-44歐洲ODS溶劑生產和銷售變化單位：t

表格P570頁

清洗行業替代技術選擇

1.電子清洗

對電子類產品的清洗來說，免清洗是最經濟和最環保的替代技術。如果需要清洗，水溶性的清洗應用最廣泛，污水處理也相對簡單，大部分情況下成本低于CFC-113；如果用加入皂化劑的水清洗，由于堿性對部分材料有破壞性，水處理要求高，成本也高；而使用碳氫表面活性劑——半水洗技術的設備投資較高，對污水處理的要求也高。

印制線路板清洗替代技術，應與其焊接工藝相匹配。焊接采用水溶性焊劑或焊膏的，用水清洗工藝；焊接釆用松香型焊劑或焊膏的，可選用皂化劑清洗，松香因皂化作用而被清洗掉；也可以選用半水清洗，如用話烯溶劑清洗，菇烯溶解松香后，再用純水漂洗。皂化劑堿性較強，有些板子不適釆用。水溶性焊劑的腐蝕性較強，對一些線路板、元器件也不適宜。近年對清洗松香焊劑也可采用碳氫類清洗劑，如美國生產的AXAREL32，經添加表面活性劑后可在水中乳化，故叫乳化清洗，原屬半水清洗，因所用溶劑濃度低，僅為5%?10%，90%?95%是水，原先不溶于水的碳氫類溶劑實際變成了的一種水劑，其既具有溶劑對松香的清洗能力，又具有水的漂洗性和安全性。使用該技術產生的污水可用活性炭等吸附處理，使清洗污水再生反復利用，達到“零”排放。

對于航天、核控制、重要軍事裝備等要求極高可靠性的線路板、厚膜電路或對水敏感的元器件，清洗替代技術可考慮選用nPB、HFC-4310等清洗技術。

2.精密清洗

精密清洗領域用量最多的替代品是HCFC-225；另外HFEs和HFCs的用途也很廣泛，見表9-15，但其較高的GWP值限制了推廣力度。水洗和半水洗程序復雜，不宜釆用。另外一種清洗溶劑正漠丙烷（nPB）正在進入該應用領域。

在液晶顯示器的清洗過程中，因為各生產企業的產品品種和性能要求不同，生產規模以及具體生產條件的差異等原因，在選擇替代技術上也會有所不同。目前基本上存在三種替代方案：（a）水劑清洗技術，選用水溶性的液晶清洗劑，使用濃度5%?10%，溫度40?60°C，并利用超聲振動以加快殘留液晶的剝離與分散，再用純水漂洗和熱風干燥；（b）半水清洗技術，選用半水溶劑作為清洗劑，實際上以溶劑為主，添加表面活化劑、水，如乙二醇醚類、N-甲基吡咯烷酮（NMP）萜烯類、碳氫類等，清洗溫度40?60°C，使用超聲波加速液晶的溶解、剝離和分散，清洗后用純水漂洗2?3次，最后熱風干燥；（c）超聲氣相清洗技術。

在彩色顯像管、電真空零件、無氧銅等行業基本上采用水劑清洗技術，水劑清洗后用純水漂洗，最后熱風干燥。如彩管、框架、蔭罩等均釆用此替代技術。也有些企業考慮電真空零件及無氧銅的性能要求，選用有機溶劑和氣相清洗工藝作為替代技術。

表9-15精密清洗領域可用的替代品

3.金屬清洗

在金屬清洗領域目前采用的替代技術主要有溶劑清洗、水洗、水洗加表面活性劑等幾種。

利用水基清洗劑超聲波清洗可以使金屬零件表面無油泥污垢，無銹無蝕，達到技術質量要求。可用于金屬清洗的水基清洗劑按配方分單一型、復合型、含助劑復合型、兩親溶劑型、兩相復合型、低泡型等。由于工業污物多樣，金屬清洗幾乎不用單一型；兩相復合型盡管去污能力強，但因其中一相仍為有機溶劑，存在毒性大、污染環境等缺點；低泡型清洗劑中，單純聚醍型清洗劑清洗能力不足，加消泡劑的往往壽命短；兩親溶劑型清洗劑在水和油中都有溶解作用，具有廣泛的發展前途，但目前表面活性劑的組分沒有突破，只是在復合型和含助劑復合型基礎上添加多種助劑和溶劑，無更新產品；含助劑復合型由于加入無機助劑使表面活性劑量相對減少，使壽命降低，一般只用于修理行業；復合型是金屬清洗劑中最具發展潛力的品種，它主要是由表面活性劑復合產生協同效應，改善了性能，能滿足除油去污、防銹防腐、穩定無毒的要求。

用水基清洗劑清洗過的零件，還必須脫除零件表面的殘留物及水膜，以防止二次污染。常用漂洗去除表面殘留的清洗液，一般水溫不高于60°C；漂洗完的零件表面仍有一層水膜，須脫水烘干處理，溫度控制在60?70°C為宜，溫度太高易產生水印，溫度太低水膜不能完全消失。常用的方法有熱風吹干、遠紅外干燥、甩干或用吸水劑等。熱風吹干易形成水印，烘干易留褐斑，吸水劑仍有殘留水跡且壽命短而不經濟。最新工藝采用遠紅外脫水再烘干以達到脫水效果，能徹底有效而又經濟地清除污垢。

4.其他清洗領域

全氯乙烯和碳氫溶劑是干洗的首選替代品，而對于氧氣系統來說，通常采用水洗、HFE-7100，HCFC-225、HFC-4310mee和HCFC-141b等替代清洗技術。

【導入替代清洗技術設備的基本程序】

在淘汰以CFC-113.1丄1-三氯乙烷和四氯化碳等ODS清洗劑的工作中，替代清洗技術設備的導入應該遵從一個恰當的基本程序（順序）。按照這個程序開展替代改造工作，可以做到時間短、成本低、減少失誤或避免失敗。這對于技術開發能力薄弱和風險承受能力較差的中小企業來說，尤其應該引起重視。

之所以提出這樣一個基本導入程序，首先是因為在眾多工業企業的產品制造過程中都可能涉及到清洗，而CFC-113和1，1，1-三氯乙烷因其在清洗、漂洗和干燥的基本工序中能夠非常有效地清洗幾乎是任何產品零部件而已被廣泛采用，但目前還沒有哪一種替代品替代技術可以像CFC-113和1，1，1-三氯乙烷那樣具有多種清洗應用的適用性。因此，替代工作必須針對各種不同的具體清洗應用場合，分別確定各自適用的非ODS替代清洗技術。

如何從眾多非ODS替代清洗技術中確定哪一種最適合某一特定清洗應用場合，就需要先有一個試驗評價的確認過程：其次是因為當前開展的淘汰ODS清洗工作，主要是指對原有的ODS清洗應用場合的替代改造。處于原有清洗應用場合的限制約束之下，大多數情況是必須從特定的原有清洗應用場合的一切要求和現實條件出發，量體裁衣式地考慮替代技術和設備，要求設備導入方和設備制造方有更密切的溝通和配合，這一點與新建設的應用場合是不一樣的。

總之，在淘汰ODS清洗技術工作中，替代清洗技術與設備的導入遵從一個恰當的基本程序是十分必要的。這個基本程序如下：

（以下第（1）?（5）項是由設備導入方明確提出的作為確定替代清洗技術的依據的數據和資料）

（1）明確被洗凈物

替代清洗技術設備的導入，首先要從對被洗凈物的調查了解開始。這些調査主要包括：

a.被洗凈物的種類及其名稱形狀、大小、材質，必要時應附圖或樣品。

b.待去除污物的組分、附著量、附著程度的介紹。

c.被洗凈物的日清洗產量（日處理量）、批量管理和一次清洗處理量等情況。

d.被洗凈物對清洗工藝規范的特殊要求和對作業方式的特殊要求，如果有的話，應加以說明。

e.被洗凈物清洗前、后工序的必要說明。

被洗凈物是多種多樣的，用CFC-113或1丄1-三氯乙烷清洗時，受被洗凈物材質、形狀、大小和污物的不同的影響不是很大，但是替代清洗方法卻一般都受到這些區別的很大影響。至于被洗凈物的日產量和一次處理量大小、對清洗工藝規范和清洗作業方式的特殊要求，以及清洗前后工序的情況等，也都是確定替代清洗技術設備時的必要依據，所以，在替代清洗的研究階段，首先對全部被洗凈物進行充分的調查，是非常重要的一個環節。

（2）確定清洗質量要求標準

對清洗質量的要求，要以替代前用以往的清洗方法所達到的質量水平為標準。如果以往的清洗質量水準不十分明確，則應首先制備合格與不合格品的限度樣品，并根據清洗前后工序的關系明確清洗質量。

不可否認，不同的被洗凈物，對潔凈度的要求是有區別的，有的要求很高，需要精密清洗方能達到，有的要求不十分高，一般清洗甚至粗洗即可達到。另外，要求一個被洗凈物的全部表面處處都清洗得一樣潔凈也是困難的，特別是對一個形狀復雜、尺寸較大的被洗凈物來說，更是如此。還應該注意到，同一筐清洗數量很多的被洗凈物，要求每一個被洗凈物都清洗得一樣潔凈也是不大可能的。所以，這里提出以替代前原ODS清洗方法所能達到的質量水平為標準是合理的。

如果被洗凈物批量大、數量多，生產中不是逐個檢驗，而是抽樣檢驗，則確定清洗質量要求標準也包括抽樣規則和AQL水平的確定。

清洗質量應盡可能定量表示，其評價方法很多，可根據被洗凈物的具體情況確定使用那些恰當的評價方法，這些方法有：用放大鏡或顯微鏡觀察污染狀況的目視判斷法；用膠帶或白布擦拭進行判定的表面擦拭法；用膠帶等判斷密封程度的密封測試法；清洗后的工件用水與異丙醇的混合液（水25異丙醇75v/v）萃取，使用歐姆計測電阻的電阻測定法；清洗后的工件用熱純水洗出離子殘渣，使用離子色譜分析裝置進行測定的殘留離子量測定法；清洗后的工件用揮發性溶劑萃取污漬，使溶劑蒸發，測定出殘留油分質量的殘留油分測定法；在清洗后的工件表面滴上水滴，測定其表面的接觸角，以接觸角的大小表示清潔度的接觸角法；用掃描電鏡、光電電子譜、俄歇電子能譜等表面顯微分析方法對工件表面進行分析的方法，以及對比較大的污染異物測定其數量或重量的異物數量質量測定法等等。其中目視判斷法雖然不能進行定量評價，但可以綜合地判斷污染情況。

另外，上述有些定量評價法，由于測定部位的不同也會出現數據偏差，使用中應予注意。總之，明確被洗凈物的清洗質量要求標準，對確定最佳的替代清洗技術方案，導入最理想的替代清洗技術設備，無疑是極其必要的。

（3）預算及場地

確定設備預算、安裝場地以及企業現有可供利用的資源條件，接下來的一個程序是確定設備預算和具體安裝場地空間大小、設備搬入路線允許的尺寸大小以及企業現有可供利用的資源條件（如純水制備、污水處理等），這些情況對下面決定替代清洗技術方案也是至關重要的。如果此時忽略這些研究，以后難免會發生超出預算或安裝方面的問題，以致必須再次研究修改或中斷設備導入。

（4）確定設備功能

明確對設備各項功能和主要構成、投入使用后的運行成本。日常維護項是由設備制造方在設備導入方配合下確定替代清洗技術方案以及完成設備制造的一些程序。

（5）確定一次清洗處理量

從設備預算和安裝場地可以大致確定清洗系統的框架和清洗槽的尺寸。清洗槽的尺寸大體上決定了設備一次清洗的處理量能力，這個能力應與被洗凈物的日清洗產量或批量大小相適應。一次清洗處理量設計過大，由于被洗凈物重疊堆積可能會產生清洗不良的情況，需要延長清洗時間。一般一次處理量設定少一些清洗效果會好一些。一次處理量應與清洗方式和清洗液的洗凈能力形成最優組合，以最大限度地發揮設備能力。

（6）清洗、干燥方式的決定

要根據洗凈物的具體情況，研究決定合適的清洗干燥方式。

清洗干燥方式有許多種類，例如，液相清洗有浸漬式、噴流式（液相中噴射）、超聲波式、減壓式、搖動或轉筒式等及其組合方式；氣相清洗有噴氣式、噴淋式、噴霧式等干燥方式則有熱風干燥、減壓干燥（真空干燥）、排氣干燥、旋轉干燥（離心甩干）、汽化干燥、吸引干燥、蒸汽干燥等。每種方式與清洗液之間都有適合不適合兩種情況，例如超聲波清洗和噴流清洗適合于大部分清洗液，而噴氣清洗和噴淋清洗等氣相清洗時，如果清洗槽不是密封型構造，則絕對不適合于可燃性的有機繪類和醇類清洗液。清洗、干燥方式的選定是非常重要的，當選定錯誤時，會直接影響到清洗質量。因此，選定過程中用戶方與設備制造方應密切合作，避免選定失誤。

（7）確定清洗液

選定清洗液時，應著重考慮清洗液與被洗凈物的大小、形狀、材質以及去除污物的成分、附著量、附著程度等的適合性、清洗液與清洗干燥方式的適應性，還必須考慮到清洗液所要求的特殊防范措施和附屬設備。例如可燃性清洗液的防火防爆對策，水類、半水類清洗液的廢水處理設備等。清洗液的選定，不僅對清洗質量至關重要，也對包括清洗設備、附屬設備和運行成本在內的綜合成本有較大影響，應予以足夠重視。一般清洗設備制造方都保存有若干種清洗液的評價數據，對清洗液的選定很有參考價值。

（8）清洗實驗和效果評價的實施

為了在短時間內對選定的清洗干燥方式和清洗液做出準確的清洗評價，應以所確定的目標處理量對被洗凈物進行清洗實驗，評價清洗效果是否達到了預期的質量標準。這里強調用目標處理量和實際被洗凈物進行實驗評價，是因為如果用少量樣品和模擬污漬試樣進行清洗實驗和評價，往往會與實際情況有很大岀入，其評價結論不能代表實際被洗凈物在實際處理量下的清洗質量結果。

如果清洗實驗評價結果不理想，沒有達到預期的清洗質量標準，則應重新返回到第5步，重新確定處理量、清洗干燥方式和清洗液，并再次進行清洗實驗和效果評價，直到達到預期的清洗效果為止。

（9）確定清洗工藝流程程序

根據清洗評價結果，如果合格，即可以決定清洗、漂洗、干燥的每一步驟的方式及與清洗液的組合，從而確定了基本的清洗流程程序。清洗程序的最終確定，應能確保所規定的清洗質量和清洗處理量兩個目標的實現。留有余地是明智的，所以有時有必要重新評價清洗干燥方式，或者增加清洗、漂洗、干燥各步驟槽數以改進清洗質量，或者實現清洗過程自動化加快節拍以提高生產效率。

（10）替代清洗技術設備的設計與制造

程序（1）?（9）經確認無誤，設備制造方即可以確定的清洗干燥流程程序和用戶方提出的其他要求和條件為依據，進行替代清洗技術設備的設計與制造。

設備制造完成以后，在出廠裝運之前，設備制造方應邀請用戶方技術人員參與在設備制造方以實際被洗凈物和目標處理量進行的運行實驗，對設備性能、運行狀況以及清

洗作業狀況，進行檢驗，并再次評價、確認清洗質量和生產能力，以便及早發現問題，把問題解決在裝運發貨之前。

（以下第（11）?（13）項為設備裝運、安裝、調試、試運轉和驗收）

（11）設備裝運

（12）設備的安裝、調試、試運轉

設備運抵用戶方后，由設備制造方技術人員完成或指導完成設備的安裝、調試和試運轉工作，并對用戶方操作人員進行培訓。

如果用戶方的安裝場地為原ODS清洗設備的安裝場地，需要把原有ODS清洗設備搬出，方可搬入安裝新設備的話，用戶方應特別重視設備制造方在裝運之前的運行實驗，必須親臨實驗現場參加實驗，并對實驗結果加以確認。如果設備運抵用戶方后，用戶方仍存疑慮，并且確有可能會對用戶方生產造成重大影響的情況下，則用戶方只有安排空閑場地臨時安裝，再次進行運行實驗，通過以后再行正式上位安裝調試和試運轉。

（13）設備驗收

設備驗收按合同規定和設備規格書以及設備制造方原已接受的用戶方提出的各項要求進行。

設備驗收以后，原來的ODS清洗設備已被廢棄，停止了ODS清洗劑的消耗，新導入的替代清洗技術設備運行正常，滿足了用戶方對清洗質量和清洗生產能力的要求，并且沒有帶來新的環境問題和衛生、安全問題，則替代清洗技術設備的導入工作即告完成。

當然，作為我國政府履行對國際社會保護臭氧層的承諾的一個淘汰ODS清洗項目，用戶方還要按照國家環保總局、信息產業部和清洗特別工作組的要求，完成各項相關準備工作，提交項目完成報告，接受國家環保總局組織的對項目的國家驗收。

【淘汰案例】

1.中小企業水系清洗技術的替代案例

在中國，CFC-113，1，1，1-三氯乙烷（TCA）已逐步限產，其中CFC-113清洗劑將于2006年禁止生產和使用；TCA將于2010年禁止生產和使用。在洗凈領域，中小企業替代清洗劑、替代清洗設備的轉換進展遲緩。通過對中小企業洗凈技術進行分析評價，對清洗工序的替代技術成功案例總結，得到以下經驗。

清洗工序廣泛嵌存于工業各個領域，如汽車零部件制造，精密五金零件制造，熱處理、電鍍、涂裝前處理，電機、電子零部件制造，印刷線路板制造，光電零部件制造，精密儀器制造等等，下面將分光學零件和汽車制動器替代清洗案例進行說明。

在電子、光學或機械產品的生產過程中，作為表面處理、涂裝、粘著、蒸鍍等工序的前處理，清洗的目的則是為了提高產品性能和生產性，本部分主要針對廢止氟里昂及超聲水系清洗技術替代案例進行探討。

（1）光學鏡片清洗設備的替代

在A公司，光學鏡片需復合鍍膜，要求表面清潔度很高。以前采用的清洗劑是CFC-113及1，1，1-三氯乙烷。由于出口和自身控制使用氟氯系溶劑的需要，評價各種替代清洗劑的結果，采用純水清洗劑與醇類（IPA）清洗、干燥效果最好。

①玻璃污染

玻璃清洗的對象是污染物質，一般分為附著于玻璃表面的灰塵、指紋等油污及氛圍中的油霧和有機玻璃表面產生的變質兩類。清洗的目的或必要的清潔度，視污染對象的不同而有很大差異。

在精密清洗中，玻璃材料本身的溶出離子，與夾持工具接觸而附著的金屬污染物，以及工藝用水、藥品或空氣內的微粒及細菌，均是需要處理的問題。

1）污物種類

在潔凈室等清潔空間中制取由玻璃為材料的產品（如透鏡、光屏及各種蒸鍍基板等）的場合，洗凈度對產品的特性與產率有很大的影響。

精密清洗對象的主要污染物如下：

a.附著于被清洗物件的污物（在前工序與貯存中附著的污物或灰塵等）

b.環境污染

*人體污染（指紋、頭皮、毛發及化妝品等）。

*衣著、紙制品、薄紗、掉落的纖維毛。

*換氣裝置性能欠佳或維護不良造成作業空間污染。

c.生產裝置及夾持工具的污染

*機器設備、夾持工具或反應管中磨耗部產生的金屬粉末，玻璃及橡膠等的磨耗粉末。

*油污、溶劑蒸氣等。

④處理流體內的污染物

*氣體中的微粒，管道與閥門產生的塵土。

*處理藥品所含微粒與微生物。

2）污物附著形態

污物的附著形態，除了玻璃的種類外，由于玻璃的來源與保存環境不同而有很大差異，一般有如下理化作用：

*范德華力；

*靜電吸引；

*氫鍵方式的結合。

視污物種類的不同，上述附著機理中可能有若干項復雜地結合在一起的情況。況且，污物之間的相互作用也是不容忽視的。總之，污物附著形態多種多樣，十分復雜。

②玻璃的清洗

玻璃的清洗大致分為濕洗和干洗兩種。一般以濕洗法為主，干洗法為輔或用于特殊目的。

圖9-9為對應不同的污物，各種清洗方法的除污機理。

1）濕洗法

濕式清洗是使用清洗液接觸附著污物的玻璃而除污的方法，廣泛用于玻璃清洗。主要通過A.溶解；B.可溶化；C.乳化；D.分散；E.分解等單元操作清除污物。

圖9-9污物種類與清洗方法

圖片P577頁

a.除污機理

*溶解：使水溶性鹽類和有機物類附著的污物溶解于水。對油污采用可溶解其油脂的有機溶劑使其溶解。

*可溶化：使不溶于水的物質溶解于表面活性劑在水溶液中形成的膠束中，其現象稱之為可溶化。其原理是表面活性劑分子在水中，可形成親水基在外側，疏水基在內側面的球形、棒形與層狀膠束粒，污物成分被束縛于膠束粒內。

*乳化：油污受到表面活性劑的作用發生乳化，從固體的表面被清除掉。當污物呈液態時，或呈固態（此時在表面活性劑與水共同作用下，形成液晶狀態）時，均發生以上作用。

*分散：在污物顆粒、基板表面與清洗液界面間產生雙重電位（極性與電荷量），從而使污物的附著形態發生改變。

*清洗劑中所添加的聚磷酸鈉等聚磷酸鹽，可給予污物顆粒與基材負電荷，從而進一步增強粒子分散效果。

*分解（氧化）：通過化學試劑的氧化分解作用使有機物被分解而清除。很早就采用鋸酸混合液清洗實驗用的玻璃器皿，其原理就是利用鉛從6價還原為3價時產生的活性氧來分解有機物，其氧化力極強。

b.清洗劑

濕式清洗的清洗劑，可單獨或配合使用水、酸、堿、溶劑（如異丙醇IPA）等多種化學物質。

*水

水是最重要、最普通的清洗劑沖洗劑。對于清除玻璃上附著的灰塵和水溶性污物，及沖洗酸性或堿性清洗劑殘余物，是不可缺少的清洗劑。考慮到玻璃種類的不同，會受到水的侵蝕，故應注意水的接觸時間和溫度。此外，還應控制離子、非離子物（細菌、真菌與藻類等）及雜質的含量，視應用目的而定。

*b.堿洗劑

在清除表面污物的同時，堿還會嚴重侵蝕玻璃，并使玻璃面層剝離。故應盡量縮短堿與玻璃的接觸時間，防止它的過度侵蝕，以獲光滑的洗凈表面。

*c.酸洗劑

對玻璃的酸性清洗有兩種功能。其一是清除表面附著物質，其二是清除玻璃表面的堿活性離子。玻璃成分的不同，其酸的溶解性各異，應根據玻璃品種選用相應的酸。

*d.醇類

其他添加劑有乙醇、異丙醇（IPA）等醇類，其作用是溶解油污并希望提高干燥性和精細性，也有采用溶纖劑、二甘醇一乙醚等溶劑的。

作為清洗溶劑，其污物溶解力高當然是首要選擇條件，但同時還應考慮其穩定性、易燃性和毒性等安全問題與價格等。CFC-113和1，1，1-三氯乙烷（三氯乙烷）化學穩定性高，表面張力與粘度低，對油脂具有選擇性溶解，不會侵蝕金屬、玻璃、橡膠和塑料，適用作精密儀表和電子元件的清洗劑。但因CFC可破壞臭氧層，CFC-113已停止生產與使用。

D.A.Brandreth關于有機溶劑清洗玻璃的研究結果，匯列于表9-16。污物模式，是采用由14C作為同位素示蹤物的硬脂酸，利用朗繆爾一布羅杰特（L-B）法制成附著于玻璃（Coming0211玻璃片）的單分子膜，然后釆用不同溶劑清洗，并在清洗前后進行放射能測定，以求得洗凈率。不同類型的溶劑洗凈率有很大差異，溶劑的含水率對污物的清除也有很大影響。試驗結果還表明對于清除有極性的污物（以硬脂酸為例），最好采用有極性的清洗液。

表9-16各種有機溶劑清除玻璃表面硬脂酸的實驗結果

表格P578頁

c.濕法清洗中的機械作用

在濕洗法中，為提高清洗效果，可施加機械作用。

*摩擦、打磨；

*流體噴射；

*超聲波輻射：一般為20?80KHz，有時為1MHz的超聲波振動，利用其加速和空洞（空化）效應促進除污。

d.清洗方式

對玻璃清洗一般主要采取以下方法。

*浸漬清洗（被清洗物浸于清洗液）；

*b.搖動清洗（被清洗物在清洗液中晃動）；

*c.攪拌清洗（對清洗液循環并攪拌）；

*d.超聲波清洗（對清洗液施加20—80KHz超聲振動）；

*e.旋轉清洗（放入滾筒旋動）；

*f.蒸氣清洗（通過蒸氣冷凝使污物溶解）；

*g.刷洗（手工刷洗污物）。

應根據被清洗物的大小及形狀，并全面考慮污物種類和程度以及清洗目的，從以上清洗方法中選擇適當方式并加以組合。比如，可以釆取將被清洗物放入清洗液中浸泡，并對清洗液施加超聲振動，還使被清洗物上下晃動的綜合方法。

最為常用的清洗法，主要是超聲波清洗。

超聲波清洗原理是空化與加速度兩種作用兼備的結果。所謂空化（空洞）現象，是當超聲波輻射液體后，液體內壓力以大氣壓為中心上下變動，當超聲波強度達到一定（對水達到0.33W/cm2以上），壓力處于下半周期聲壓為負時，引起液體涌動，產生空洞（氣泡）。當聲壓為正時的瞬間，氣泡破滅，液體翻滾產生很大的加速度，碰撞中又形成沖擊波，因此，它是借此沖擊壓力形成的機械破壞作用，使附著于被清洗物的污物脫落，達到清洗目的。

2）干洗法

*加熱與火焰處理

*輻射清洗

*等離子體清洗

*紫外線清洗

③玻璃干燥

在玻璃清洗中，除了使用揮發性有機溶劑的蒸氣清洗外，干燥工序是其必不可缺的，干燥良好與否是決定清洗質量的重要因素。當以超純水清洗玻璃時，若僅靠自然干燥其表面會產生水痕。

干燥方法可采用擦拭干燥法、熱風循環干燥法、紅外線或遠紅外線照射干燥法、空氣或氮氣等吹拂干燥法、真空（等離子加熱）干燥法、離心分離干燥法、溶劑如IPA置換水干燥法等。

本案例干燥方法采用IPA置換水干燥法，清洗工藝流程見表9-17。

清洗設備采用的是TEA-13168T十三槽超聲波清洗機。

表9-17本案例清洗工藝流程

表格P579-580頁

（2）汽車制動器零部件清洗的替代

在B公司，須清洗附著在汽車制動泵的粉塵、油污及其他污染物。以前采用的清洗劑是三氯乙烷，根據出口和自身控制氯系溶劑使用的實際需要，現在必須使用替代技術，經評價各種替代清洗劑的結果發現，采用水系清洗劑效果最好。

為滿足汽車用戶對汽車性能的舒適性、安全性及外觀的更高追求，近年來，汽車的許多零部件形成極為復雜的系統，精密度更高了。因而為了提高汽車零件的質量和可靠性，在生產過程的各道工序中都要清洗。過去的清洗作業廣泛采用具有安全、速干及對油分溶解性好等特性的氟氯姪、三氯乙烷溶劑，在目前的清污處理中，已不斷被其他替代品取代。

①汽車零部件的清洗效用

清洗作業的位置一般在機加工和安裝工序之間，其目的是為了防止在機加工等前道工序中產生的污染，對安裝等后道工序中的產品質量及安裝的可作業性帶來不良影響。

尤其是對制動器部件，清洗作業的好壞可直接關系汽車的安全性能，因此，適當的清洗工序及設計是必不可少的。以下詳細介紹取代氟氯繪的清洗工藝及其藥品。

②制動器部件的清洗目的

制動主缸的部件組裝前，應對各部件進行仔細的清洗，特別是對缸體而言，應在機加工（切削加工等）和組裝工序之間清洗。必須清除的物質有：a.切削粉末，切屑（10μm以上）；b.工序之間搬運和保存時的粉塵及灰土（10μm以上）；c.加工油（切削油等）。其中的切削粉末、切屑、搬運中的粉塵灰土等，嚙入缸體與活塞之間，對液壓的形成產生不良影響。切削油可使缸體與活塞的密封橡膠碗發生膨脹，是必須清除的污染物質。

對清洗水平的要求是，根據制動缸體的不同形狀，固體物一般最大不得超過40μm，

總量在1mg以下，殘留油分不得超過10mg。

③清洗劑的選定

已經開發出各種可取代氟氯姪三氯乙烷的清洗劑，可大致分成水基和非水基兩種。對現有的清洗劑匯總分類見圖9-10所示。非水基清洗劑存在：a.起火危險性（石油系和醇系）；b.對人體有害（氯系）；c.價格貴（取代氟）等問題，因此多采用水基清洗劑。水基清洗劑對切削油等親油性污物的溶解和分散力不夠，可在水中添加表面活性劑和適當的堿類制成水溶液，從而顯著改善其性能。

圖9-10替代清洗劑的分類

表格P581頁

④清洗方法的研討

當釆取水溶性清洗方法時，與氟氯坯、三氯乙烷溶劑不同，其對油脂的溶解性和滲透性差，必須給予一定的物理力。當在被清洗物體（缸體）上附著有40μm異物（不銹鋼粉末）時，釆用幾種方法清洗，由試驗結果可知，采用超聲波振動后，其清除效率好于使用氟氯炷溶劑，可以使清洗質量達到最好。拋動機構使工件上下振動，從而達到均勻清洗的目的。

⑤清洗設備的研討

—般來說，清洗工程的清洗液和所用設備在新的時候，其清洗質量良好。一旦洗液老化、設備受到污染后，其清洗質量便惡化。因此，對清洗設備普遍采取改進措施：使清洗液徹底過濾，設置當工件出水時防止再附著的機構，并設置清除清洗槽底切削粉末的噴嘴等，以達到經常凈化清洗液的目的。為了保持設備的清潔，應設置清掃口，并考慮洗槽和管道的結構易于清潔。

⑥替代結論

基于以上研究的結論，取代氟氯桂的洗滌生產線通過對除油劑、方法和設備的最佳選擇與設計，與過去使用氟氯烴清洗相比，其清洗質量有大幅度提高，切削粉末殘留量和油分殘留量比過去減少30%?60%，大大提高了汽車的可靠性能。在成本上，過去每年需使用50t氟氯烴，推行使用替代藥品之后，購買除油劑、消耗能源、排水及廢液處理的費用大致相抵，而清洗效果卻有明顯提高。

機加工之后的精細清洗，主要采用水基清洗劑。其理由是；第一，以水為清洗媒介，無毒、不可燃、無味、無臭，是對人體最安全的物質。由工件上洗脫的污物，需要增加排水處理上的負擔，但經過長期實踐建立的廢水處理技術是可靠的。

相比之下，醇、石油系及氯系等非水基清洗劑就有引發火災、惡化作業環境的缺點，并且還被認為是地球變暖的主要因素。隨著有關法規的加強，從企業的角度看毫無發展前途，這是不言而喻的。從這點上說，一旦水清洗作業確立起來，將來是不會有人想要改變的，這就是第二個理由。毫無疑問，水的資源豐富、價廉易得，也是引人注意之點。

水基清洗存在的主要問題是干燥性差和廢水處理有困難。已開發的制動部件替代清洗方法，設置有干燥機，本案例采用蒸氣源熱風干燥法。

⑦本案例清洗工藝

見表9-18

表9-18本案例清洗工藝

表格P582頁

⑧本案例設備描述

該清洗機是一個全自動，清洗過程由液晶顯示微機控制，8個由不銹鋼材質制作的超聲波粗洗槽、超聲波精洗槽、漂洗槽、切水槽、及熱風烘干裝置組成的一條連續工作的裝置。操作者將裝有工件的清洗籃放置在進料輸送滾道上，龍門單臂機械手將清洗籃依次送往各工序段，對工件進行一系列清洗烘干后，將清洗好的工件送到出料輸送滾道，操作者在進出口處將工件卸下。

2.上海恒光塑料噴涂合作公司ODS清洗替代項目技術總結

（1）項目由來和項目進展

為了滿足鐘表生產的塑料配件表面加工的需要，原上海鐘廠于1987年從日本引進一套紫外線光固化涂裝生產線。隨著市場經濟的逐步發展，這套原為內部配套的生產線從1993年開始外接加工任務。二次加工對塑料表面的清潔度要求極高，該廠依據引進生產線的要求，選用CFC-113進行超聲清洗及汽漂干燥。年耗用CFC-113為6?8t。

由于該廠的清洗具有行業代表性，因此被選定為中國一UNDP—瑞典淘汰ODS清洗劑示范項目之一。1999年3月5日，中環發集團與上海鐘廠簽訂示范項目意向書，明確“上海鐘廠作為中瑞項目的實施單位，獲得瑞典政府贈款”。

經過認真調研和試驗，瑞典專家對該項目提出了替代建議，主要內容為：以AX-4100有機溶劑代替CFC-113進行超聲清洗，然后以庚烷（Heptene）漂洗，最后真空干燥。廠方對建議方案進行了調查落實，由于在上海購買不到AX-4100，通過杜邦駐中國辦事處組織貨源，價格為200~250元/kg，是原清洗劑價格的10倍左右，廠方無法接受如此高昂的溶劑價格。上海環科院（SAES）組織專家組與廠方共同試驗探索選擇有效可行的替代方案，經過系列篩選試驗，證實上海某廠生產的SX-2水溶性清洗劑進行超聲清洗，然后用自來水漂洗，最后以AD-2脫水劑脫水，60℃烘5min，可使塑料零件表面清洗干凈，達到生產線的清潔度要求。1999年6月，上報了上述試驗情況，并提出了替代方案。

為適應市場經濟發展的需要，上海鐘廠實行了企業體制與機制的轉換。1999年7月，原塑料仿金生產車間轉換為上海鐘廠與塑仿車間職工共同投資的上海恒光塑料噴涂合作公司，原在上海鐘廠的淘汰ODS清洗劑示范項目就自然落實到恒光公司。

UNDP專家很重視上報的替代方案。2000年7月，UNDP專家到上海恒光公司現場審定替代方案，對水劑清洗予以肯定，對采用AD-2脫水劑帶來的安全問題提出了寶貴的改進措施。為了落實UNDP專家提出的建議，項目組組織廠方、專家組成員三方于2000年8月進行了替代方案的補充試驗。經過5種方法的試驗比較，證實不用AD-2脫水劑干燥，釆用水漂、離心甩干及熱風干燥的工藝是有效、可行的，并于2000年9月上報了補充試驗的情況及替代建議方案。

（2）污垢及其去除（清洗）

塑料表面要進行二次加工（受漆、涂層、鍍膜等），必須對其表面進行嚴格的清洗，二次加工質量要求越高，對清洗的要求越嚴格。恒光公司采用的二次紫外光固化受漆及真空鍍鋁的加工工藝，是屬于對清洗要求極為嚴格的行業。

①污垢的組成及附著形態

塑料制件的污垢主要在生產流轉和存放過程中產生，脫模劑殘留物（如脂肪酸及其皂類、石蠟、甘油、凡士林、硅油等高聚物）、手指印（主要成分為無機鹽，乳酸鹽、脂肪、尿素等）和來自環境的污染物被塑料表面所吸附是塑料工件表面污垢的主要來源。其次，塑料加工過程中有關助劑（如增塑劑DOP、DBP、熱穩定劑如脂肪酸鹽類、內潤滑劑等）的過量加入（這種情況在使用回收料時常有發生），也會造成難以清洗的污垢。

對塑料制件的表面污垢的附著形態而言，通常認為：（1）由分子間的吸引力（即范德華力）形成的；（2）由于污垢和塑料表面的靜電吸附而形成，對固一固體系很明顯，對液一固體系不十分重要，由于化學結合或擴散滲透而形成的附著比較少見。

②去除污垢的方法及恒光公司的清洗要求

清洗去除污垢的過程實質上是化學和物理作用并用的方法，將附著在被洗工件表面上的有害物質（污垢）除掉，從而使被洗工件表面潔凈的過程。清洗去污過程實際上是一個涉及界面物理化學和肢體化學的復雜過程，由實踐確立的有效的去除污垢的方法有：

溶劑法（溶解和分散）；表面活性作用（表面活性劑的滲透、潤濕、乳化、增溶）；化學法（酸洗、堿洗、氧化、還原劑應用等）；吸附法（應用活性炭等吸附劑）；物理法（加熱、超聲、機械力等）；酶分解法（應用酶的催化作用）。由于清洗的對象是廣泛而又復雜的，因此必須根據被洗工件的性質，污垢的性質及附著的狀態，選用的清洗劑種類和清洗的總體要求確定清洗去污的方法。

上海恒光公司對二次加工塑料工件的清洗工藝應該符合以下的要求：（1）有效性。即必須保證清洗工件的高清潔度，以滿足二次加工的要求；（2）無損清洗。即對塑料工件無任何化學損傷和機械損傷，包括不能溶脹和變形；（3）安全性。即選用的清洗劑應是不燃（或難燃）、無毒（或低毒）、無腐蝕性，或者可以有效控制消除，符合消防安全法規和環保法規；（4）經濟性。清洗的成本低廉，在允許的控制范圍內；（5）與現有的生產線能力配套和可操作性；（6）清洗劑必須是非ODS類，清洗過程最好是不產生或少產生二次污染物。選擇能同時滿足以上6項要求的清洗劑和清洗工藝過程是比較困難的，項目組組織廠方和國內專家組成員以6項要求為原則，經過篩選，確定了活性水溶液為清洗劑的超聲清洗工藝。

③活性水溶液去污機理

活性水即含有表面活性劑和必要的其他助劑的水溶液。

液態油污常常是通過分子間引力附著在塑料表面，固態顆粒污垢常常是通過靜電吸附而附著在塑料表面。因此，在清洗去污過程中，塑料表面與污垢的相互作用是最基本的。由于活性水內所含的表面活性劑是兩親（一頭親油，一頭親水）結構，能優先吸附在兩相的界面上，改性劑的膠束內（圖9-11），表面活性劑的膠束所形成的空間阻礙和靜電斥力，使污垢難以聚集再沉淀，而是懸浮在水溶液內。被洗凈的工件表面為活性水所置換覆蓋，經過凈水的漂洗，覆蓋在潔凈工件表面的少量單分子的表面活性劑就隨水流離開工件表面，經過干燥脫水，就獲得了潔凈的工件，完成了清洗去污工藝過程。

④影響去污效果的主要因素

1）活性水的表面張力。水劑清洗過程中，首先是洗滌液能夠很好地滲透潤濕固一液，固一固界面，只有臨界表面張力小于固體的臨界表面張力的洗滌液，才能很好地潤滑該固體的表面。若干塑料的表面張力列于表9-19。

表9-19常用塑料的表面張力

圖9-11活性水去污機理示意圖

表格P584-585頁

純水的表面張力很大，20°C時的表面張力高達72.75g/s2，活性水的表面張力就小得多，SX-2清洗劑濃度為0.01%，在30°C時，表面張力為32.0g/s2，當濃度為0.50%，30°C時，表面張力為31g/s2，由此可見，采用SX-2可以很好地滲透潤濕ABS、AS、PA、PC、PVC塑料表面。活性水的表面張力隨活性劑濃度增高而降低，亦隨溫度的升高而降低，這為優化清洗工藝提供了途徑。

2）適當物理作用的施加。去污機理表明，去污的第二步是液體油污從己潤濕的固體表面被活性劑取代下來，在活性劑的水溶液優先潤濕固體表面時，油膜凝聚油球被沖洗離開固體表面，克令（KLING）和蘭吉（LANGE）詳細研究了油滴的卷縮脫除過程。液體油污在固體表面上鋪展成膜和卷縮成油珠的過程如圖9-12所示。在固體表面上的油膜與固體形成一接觸角θ。油一水、固體一水和固體一油的界面張力分別用γwo、γsw和γso表示。在平衡條件下滿足下列關系式：

γsw=γso+γwo×cosθ

或γso=γsw-γwo×cosθ

圖9-12油污在活性水潤濕下卷縮成油珠

圖片P585頁

由于表面活性劑易吸附于固一水界面和水一油界面，于是γsw和γso。降低，為了維持平衡，cosθ負值變大，即θ角度大，當θ角接近180°時，油污可自動離開固體表面。

180°>θ>90°時，油污不能自動脫離，但在液流的沖擊下可能被完全帶走。

θ<90°時，即使液流沖擊仍有小部分油污殘留。

所以，為保證清洗去污的優化效果，施加適當的物理作用是必要的，超聲波清洗即是利用聲波的振動產生高達25kg/cm2壓力的空穴，沖擊工件表面，使液體振動，是很有效的清洗方法之一。

3）強化膠束增溶的效果。油污在表面活性劑的滲透，潤濕作用及機械力的作用下，被剝離固體表面，進入表面活性劑形成的膠束內，由于膠束的內部均為親油基，所以能溶解水中難以溶解的油污（如圖9-13），這種現象被稱增溶。表面活性劑都有一個臨界膠束濃度Cmc（CriticalMicelleConcentration），只有CmcD1的表面活性劑，增溶作用才明顯和穩定。要想獲得理想的增溶效果，下面的幾點是重要的。

圖9-13膠束的構型之一

圖片P586頁

a.非離子表面活性劑的Cmc遠遠小于離子表面活性劑，如SX-2，其Cmc<0.000087mol/L，因此在低濃度下，就能形成足夠的膠束，保證增溶作用的發生；

b.當表面活性劑的濃度很低時，形成的膠束為球形，可以增溶的油污量較少；當表面活性劑的濃度遠遠高于Cmc（例如10-100倍）能形成增溶空間更大的膠束（如鼠籠狀、長方體狀），對油溶的增溶量大大增加，這時，主要在膠束內增溶。

c.對非離子表面活性劑來說，增溶作用的大小與溫度有關，當液溫升至表面活性劑的濁點C.P（CLOUDPOINT）時，油污很快被增溶，去污能力達到最大值。

d.一般來說，加入少量電介質可以大大地增大增溶度。因為在表面活性劑低濃度下，電介質的加入可以降低Cmc值，形成更多的膠束，使增溶作用加強，在高濃度時則可以增大膠束尺寸，容納更多的油污，增大增溶度。

（3）清洗線調試情況及結果

①清洗線概況

根據1999年5月的小試和2000年8月的補充試驗的試驗結果，本著盡可能強化清洗工藝，保證清洗去污效能，與涂裝生產線能力配套的要求，確定清洗過程為：

工件冷（熱）浸→超聲清洗→凈水漂洗→離心甩干→熱風干燥

清洗線裝置及流程示意圖為圖9-14。

圖9-14清洗線裝置及流程示意圖

圖片P587頁

清洗線裝置的功能可分為三部分：（1）清洗及漂凈；（2）脫水及干燥；（3）漂洗水的循環凈化。其中清洗機、漂洗槽為上海必能信公司制作，離心機、超濾機為外購，其他的設備均為恒光公司自行或協作制造。

為強化清洗效果，經試驗后，將冷浸改為熱浸（控制在50°C±5°C）；超聲清洗（BUG25-48）；由SX-2清洗劑的生產方改進SX-2配方（中性改為微堿性，改善抗絮凝性等）；調整清洗液的濃度，確保實際濃度＞Cmc100倍以上。

②清洗線調試

1）調試目的及指標

首先驗證2000年8月的補充試驗結果，即驗證以此試驗結果為依據建立的清洗線的有效性、可行性及可操作性；其次，以“三性”為標準，對清洗線的某些不合理單元設備進行整改完善；繼之，進行中小批量工件上線清洗，以確定較佳清洗工況（溫度、時間、清洗劑濃度，工件的數量/次）等；在較佳工況下，進行大批量上線清洗，以求得實際的成品合格率，與涂裝線的配套能力及經濟性評估，以有效性（成品合格率的高低）、安全性（使用的化學品及操作過程的安全程度）、經濟性（與原使用CFC-113的沖洗成本比較）、清洗能力的配套性（運轉可靠性，長時間運轉的穩定性）為指標，對清洗線進行評價。

2）調試情況及結果

對驗證試驗、整改完善及較佳工況的確定在此不詳述，而僅以在較佳工況下進行上線批量清洗的情況及結果予以介紹。

a.較佳清洗工況

清洗液：改進型SX-2清洗劑濃度4%~5%（重量比）。

工件數量/次：視工件的大小，形狀的復雜性，油污的輕重決定。考慮到超聲波易被阻斷，每次清洗的工件裝量為筐的1/2~1/3體積。

熱浸、超聲時間及溫度：視油污的輕、重決定，熱浸控制在10~15min。熱浸溫度為50°C±5°C。超聲：定溫、超聲清洗時，每5min上下提升一次。

漂洗：經5槽漂洗，水流與漂洗工件逆向，漂洗時間與清洗時間同步。

離心甩干：視工件的形狀復雜性，控制在3~5min內。

熱風干燥：視工件的形狀復性及表面積水多少而定，控制在5O°C±3°C，0.5~1h內。

涂裝工藝：按恒光公司的工藝規程進行，即UV底漆，真空鍍鋁，UV面漆。

質量認定：清洗干燥后，目測檢查有無殘留水滴、水跡，有無污跡。在UV底漆、鍍鋁、UV面漆后均分別檢查工件的光潔度、光亮度、均勻性。抽樣劃格試驗檢測附著強度。

b.批量清洗工況及結果列于表9-20內。

表9-20批量清洗結果匯總

表格P588頁

c.超濾機凈化漂洗水的功能評價

漂洗是水劑清洗工藝必不可少的工序，漂洗水的質量及漂洗的潔凈度對清洗質量有明顯直接的影響，漂洗水的用量一般較大，如用純水、去離子水，不但增加項目投資，而且運行費用很高，并產生一定量的污水需處理。本項目采用國家級高新技術產品"立升凈化超濾機"處理自來水，作為漂洗水的水源，漂洗的污水流入污水貯槽，再用泵送往凈水機，經凈化仍舊用作漂洗水，如此循環到一定時間后排放，同時定時以自來水反沖凈化機，繼續循環使用。

本項目采用上海天達儀器有限公司生產的數顯電導率儀測試漂洗水的水質及清洗液的活性物濃度。在批量清洗過程中，定期對漂洗水的電導率進行測試，數據如表9-21。

表9-21漂洗水的電導率變化

表格P589頁

由于電導率受測試溫度的影響較大，清洗線又無恒溫條件，測試溫度在28°C?33°C變動，故測試數據只可作相對比較用。上述數據證實，超濾機的凈化功能穩定有效，凈化水可作為漂洗水源，這樣，既節水，又降低清洗成本。為保護超濾膜（膜孔徑≤0.05μm），循環水應定期排放，并定期反沖超濾膜。

d.安全性

清洗中，僅使用清洗劑及凈水。SX-2為弱堿性的復合表面活性劑的水溶液，濃度一般在3%?5%，不燃、無毒，對人體皮膚的刺激性很小，清洗過程無需采取特殊的通風、防護及安全措施（CFC-113蒸汽濃度過高時，對呼吸道會產生危害），因此，本清洗過程是很安全的。

e.與涂裝線的匹配性

現有的涂裝線包括涂UV底漆（8?10min），真空鍍鋁（20min左右），涂UV面漆（8?10min），全過程在40min以上。可加工完成大工件54只，小工件900只。

清洗線每15min有一筐工件（最大的工件Φ170m/m鐘圈，40只，最小的工件頂芯蓋約700只）出水，每60min有一大筐工件（最大的160只，最小的2800只），完成干燥，可送往涂袋線。

涂裝線與清洗線的處理量及能力比較列表，如表9-22。

從試運轉的情況看，清洗的處理能力大于UV涂裝線。為合理安排作業計劃，清洗線應先于涂裝線運作半天以上。

f.經濟性

清洗費用的高低是重要指標，不僅關系到廠家的效益，也涉及替代工藝的實用性。

由于本項目運轉時間短，影響經濟性指標的因素短時間內難以穩定，故以清洗費用比較的方式來表征經濟性，見表9-23。

表9-22涂裝線與處理能力比較

表9-23不同清洗工藝的運行費用（以月計）

表格P590頁

以月運作費用比較為依據，水劑清洗的費用有望比CFC-113溶劑清洗降低35%左右。按目前生產規模估算，每年可節省運行費用63000元。

綜上所述，本項目實際運作的結果證明，以SX-2水劑清洗劑取代CFC-113溶劑可清洗大部分塑料加工件（如ABS、PC、AS、PVC、PA等），清洗過程的有效性、經濟性、與UV線的加工配套性都能滿足實際生產的要求；清洗干燥裝置運轉穩定、可靠，可用于實際生產。

3）清洗線的補充完善

恒光公司為適應市場經濟的需要，近年來，已迅速發展為塑料配件二次加工的專業公司，現已有加工客戶40多家，加工各類塑料制件100多種，因此清洗的難度越來越高，這表現在：

a.盡管40多家，100多種塑料制品所采用的塑料品種大多數為ABS、PC，但也有PE、PP、PEI及混料，回收料等。

b.由于UV漆為無溶劑漆，流平性差，與塑料件表面的相溶性差，對清洗后的表面潔凈度要求很高。

c.出于保護自身的利益，加工客戶都用自己認定的脫模劑進行加工脫模，既難統一，又難摸清客戶所使用的脫模劑（是主要的油污之一）。可用于脫模劑的物質多達幾十種，很難有用一種清洗劑洗去各種油污的理想狀況，因此，必須有相應的對策。綜合各方面的要求，我們試用瑞典專家推薦的D8。溶劑進行了重污垢工件的清洗，清洗情況及結果如下。

D??對5種脫模劑的清洗能力：

清洗工件：復雜頂芯蓋（ABS料）

脫模劑類型：市售上海海聯潤滑材料研究所海聯牌1#硅型、2#硅酮型、3#干性油、4#非硅型和5#硅型。

試驗情況：取頂芯蓋各10只，分別噴以脫模劑1#?5#，使表面油污很重，放置2天后，采用D??清洗工藝條件為：冷浸5min，超聲5min（CQX25-06，上海必能信產），CW-3300水溶液二次脫油（D??），凈水漂5次，每次3?5min，自然干燥后上UV涂裝加工。

結果如表9-24所示。

表9-24S-2水溶液和D??對不同脫模劑污垢的清洗效果

表格P591頁

從表9-24結果可以初步看出，從清洗效果來看，D??清洗硅型脫模劑優于SX-2。

采用D??清洗油污重，難清洗的工件，必須解決的難題是工件的干燥問題，經D??溶劑清洗后的工件表面及凹處殘留有D??，采用常規的干燥方法不僅能耗大，而且還有安全問題和清洗費用增加的問題，經多方面的努力，找到了以CW-33OO水劑快速脫除D??溶劑，再以凈水漂洗，然后熱風干燥的工藝。采用這樣的工藝，進行如下的驗證試驗。

清洗工件：Φ60m/m風圈（ABS）表面曲折60×40m/m方板（ABS），表面有4只螺紋盲孔，油污陳化，很難清洗。

清洗工藝：冷浸5min→超聲5min（CQX25-06）→取出后立即浸入50°C的CW→3300溶液內，加入50°C的CW-3300溶液，溢流帶起D??→工件用凈水漂5次，每次3min→自然風吹30min→上UV涂裝線。

清洗結果：Φ60m/m小圈50只，全部合格，60×40m/m方板50只，全部合格。50°C的CW-3300溶液，經自來水冷卻到30°C后，呈透明溶液，D??溶液分層在溶液的最上部，可分離除去驗證的結果是理想的，D??可以清洗難清洗的重污垢的工件，合格率達100%，CW-3300在加熱到50°C以上時，可以快速除去工件表面（包括盲孔）沾有的D??。冷卻后，又可分離出D??，可保持CW-3300循環使用。

CW-3300是以非離子表面活性劑為主體的微堿性（稀釋10倍后）的活性水溶液是理想的噴淋型清洗劑，多用于精密件（如顯像管的陰罩）的清洗，其特點為：熱態時，能快速除油，保持流動狀態時，除油徹底；冷卻至一定溫度后，又能快速分離油，依靠比重的差別，油層浮在上面，很易分離除去，這樣水劑就可循環使用。

為保證恒光公司加工件清洗的實際需要，以完善本項目，利用該公司應報廢的原CFC-113清洗機，改造成為Ds。溶劑清洗裝置是必要的、可行的。在改造的裝置上實施D??清洗，CW-3300脫D??及循環，然后，共用SX-2清洗線進行凈水漂洗、離心脫水、熱風干燥，形成又一條完整的清洗線。

D??清洗線的工藝過程及設備示意圖為下圖9-15，D??清洗→脫D??→凈水漂洗→離心脫水→熱風干燥。

對SX-2、CW-3300和漂洗凈水的質量可以電導率進行監測，SX-2、CW-3300的電導率將隨表面活性劑的消耗而逐步降低，漂洗凈水的電導率將隨水質的變差而上升。可在生產實踐中逐步建立清洗劑和漂洗水更換的電導率指標。

清洗用濃度的SX-2清洗劑經CODcr測定為2.83×10?mg/L。擬將報廢的SX-2、CW-3300送污水處理廠處理，漂洗凈水經一段時間循環后排放。

圖9-15D??清洗線工藝流程及設備示意圖

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按照合同的要求，上海恒光公司完成了以下工作：

a.建成了SX-2水劑清洗生產線，清洗各類塑料制件，達到了該公司UV涂裝線的加工制件表面潔凈度的要求，清洗過程的有效性、安全性、經濟性、清洗能力的配套性均符合該公司及相關法規的要求，裝置運轉穩定、可靠。

b.從恒光公司目前的生產需要及今后發展出發，將原CFC-113清洗機改裝成D??為溶劑的清洗裝置，與SX-2清洗線組合，擴展了清洗的范圍，適應某些難清洗的脫膜劑，提髙了清洗的潔凈度，有望提高成品的合格率并有利于提高二次加工的經濟效益。

（4）項目費用效率

項目投資費用為45000美元。每年運行費用節約63000元（合7600美元）。以每年淘汰CFC-1138t（合6400kgODP），項目費用效率為[45000+（-7600）]/6400=5.84美元/kgODP。

3.重慶川儀一廠ODS清洗劑淘汰項目完成情況

2001年2月21日，國家環保總局對外經濟合作領導小組辦公室（甲方）與重慶川儀一廠（乙方）正式簽署了ODS清洗劑消費淘汰合同書。經過兩年的努力，重慶川儀一廠現已完成合同書中規定的全部工作任務。三條生產線已投入正常運行，不僅解決了ODS清洗劑的替代問題，同時還改善了生產環境、提高了產品質量。

（1）企業概況

重慶川儀一廠主要產品有貴/廉金屬復合材料、貴金屬材料和制品、測溫材料及補償導線以及電阻材料、電熱材料、電真空材料、軟磁材料、電觸頭材料等12大類200余品種，上千種規格，產品行銷全國，并有部分出口。

隨著生產量的增長，該廠ODS清洗劑的消費量自1997年以來有較大增長，從1997年的35000kg上升到1999年的86000kg，2000年和2001年分別為86000kg和81000kg。

該廠貴/廉金屬復合材料生產線是1991年建成投產的，從日本引進的全套設備。但由于所用清洗劑為ODS清洗劑（TCA），加上設備為非標專用，本身存在設計和結構的不合理之處，因此在使用過程中也出現了大量問題：

①超聲波效果差，頻率和功率的設定不匹配，導致洗凈效果不理想。

②清洗劑無蒸館回收系統，污染后的清洗劑必須更新，耗用量大。

③設備為敞開式運行，回收系統不完備，污染工作環境。

④TCA破壞臭氧層，影響全球環境。

⑤TCA對設備有強烈腐蝕性，原有設備因銹蝕嚴重而臨近報廢。

（2）清洗替代技術方案的選擇

①五槽式溶劑型清洗劑超聲波清洗機替代技術路線

主要用于貴/廉金屬復合材料等帶材產品的清洗，在合適的清洗劑的配合下，徹底清除產品表面的工藝潤滑油、工藝潤滑劑、油污、粉塵、金屬附著物及其他污物，而不會給產品帶來任何損傷。

工藝路線：開卷一噴淋一溶劑超聲波清洗一噴淋一風切一熱風干燥一風切一上防銹劑一風切一收卷

②四槽式溶劑型清洗劑超聲波清洗機替代技術路線

主要用于精密合金線材（也可用于帶材）的清洗，在合適的清洗劑的配合下，應能徹底清除金屬線材上的工藝潤滑油、工藝潤滑劑、油污、粉塵、金屬附著物及其他污物，而不會給產品帶來任何損傷。

工藝路線：開卷一噴淋一溶劑超聲波清洗一噴淋一風切一熱風干燥一風切一收卷

按項目合同要求，新型清洗設備的采購，由國家環保總局、信息產業部清洗行業整體淘汰ODS特別工作組負責組織統一招標采購，香港日東（深圳）電子設備有限公司一舉中標。

目前該廠執行項目中的三臺新型清洗設備均已完成了安裝、調試、整改、最終技術驗收等工作內容，并轉入試生產。在試生產過程中，要繼續探索新型清洗劑的適用性，并結合該廠產品特點，進行清洗效果的影響因素及產品質量穩定性等方面的工藝試驗，以便為新型清洗設備的正常運行和新型清洗劑的推廣應用積累豐富的實踐經驗。

③新型清洗劑的選擇

新型清洗劑的選用原則是：

1）有權威機構出具的非ODS認可證書。

2）主要理化性能指標及KB值，對人身、設備的安全性不低于TCA。

3）小樣試驗看清洗效果是否好、揮發量是否小、人體感受是否好。

4）上機（設備）試用，考核產品質量、耗用量、環境影響等。

經過前一段時間的工藝試驗，廣泛聽取用戶的意見，特別是結合新型清洗機的安裝、調試、試生產，最終選中成都某公司的RF-99型清洗劑作為TCA的替代品種。

該廠新型清洗劑的替代工藝試驗從2001年1月分開始，2002年3月以后已全部用新型非ODS清洗劑替代TCA，在新型清洗設備上進行生產。由于技術準備較為充分，因此沒有給該廠帶來大的影響。結合其他工藝條件的改善，目前該廠產品質量穩定，相對以前，產量有大幅度上升。

由于RF-99清洗劑屬于新型非ODS清洗劑，協議供貨價格25元/kg，高出TCA（三氯乙烷）10?12元/kg，勢必增加本廠的采購成本。因此建議由項目運行補償費（本項目計劃金額40萬元）中給予適當補償。

（3）清洗替代技術改造過程

①配套設施的實施過程

在執行項目的過程中，該廠同時實施復合材料工業性試驗項目，和相關配套設施的改造統一規劃，其中有些內容是因實施本項目所必須增加的。

工藝路線調整：按照替代工藝路線和工作環境的要求，對該廠現有廠房布局做了必要的調整。考慮到產成品的清洗工藝要求，在潔凈廠房里留出新型清洗機的位置。

通風系統改造：新型清洗機采用封閉式運行，有氣相冷凝回收系統，有利于減少清洗劑的消耗和改善工作環境。

供水系統改造：新型清洗機循環冷卻水用量較大，必須加大循環冷卻水供應系統的容量。

壓縮空氣系統改造：新型清洗機風力用潔凈壓縮空氣，購置了30?螺桿式空壓機一臺，配置相應的供氣管線。

供電線路的改造：按工藝要求，采用預埋管線。

②新型非ODS清洗劑的工藝試驗

1）試驗程序

外觀檢查：清洗劑色澤的均勻性、清澈度、有無懸浮物，蒸干后有無固態殘留物等。人體檢查：氣味感受，觸及皮膚有無不良反應。

不同溫度下的定時漂洗效果，產品潔凈度的對比分析。

對產品和不銹鋼器件有無腐蝕，是否會引起變色現象。

揮發損失：工作溫度下，定時損失量的對比試驗。

上機試驗：在規定溫度、速度的條件下，按規定檢驗產品質量，考核清洗效果。

2）有關品牌清洗劑的試驗結果

共選用了4家公司4種品牌的清洗劑，綜合清洗效果、揮發性以及氣味等綜合因素，結果表明：RF-99型清洗劑，洗凈效果好，對人體和環境的安全性優于TCA。

③替代設備生產人員培訓

1）在設備的調試安裝期間，有關工藝人員、生產工人及設備維修人員接受由設備供應商提供的技術培訓，培訓采取授課和實作兩種形式，培訓內容包括設備的正常運行、故障的檢查及排除、設備的維護與保養等。

2）清洗劑的供應商對本廠的有關工藝技術人員、生產工人和采購人員進行培訓，內容包括清洗劑的性能特點、正確使用和保管方法、使用中意外事故的緊急處理、廢液排放及回收等。

該廠“復合材料工業性試驗項目”與本項目同時實施，由于清洗技術和其他工藝技術水平的同時提升，有效地保證了該廠生產的高速增長，2002年該廠復合材料增產100t，新增銷售收入4000萬元，實現稅金320萬元。

【其他替代技術】

一、研磨劑清洗技術

噴砂清洗技術已經應用多年了，主要用于涂油漆前去除表面銹垢。起初，主要是在壓縮空氣的輔助下，通過噴砂或礫實現清洗目的。然而，現在硅砂被列為一種對健康有嚴重危害的物質，并逐步被更加環境友好的清洗媒體取代，替代品主要是人造磨石，見表9-25。

表9-25非硅研磨劑種類

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1.干噴砂清洗

現在，該技術仍然用于大型設備清洗，如大型船舶、海上石油平臺和油罐。這種清洗技術要求的設備成本相對較低，而且易于使用，并且能夠清洗各種形狀和大小的物體。

對通常的工業清洗應用來說，干噴砂清洗的主要缺點是：

*會釋放可在空氣中傳播的沙塵，并能夠在刮風天氣傳播得很遠：

*必須收集和去除用過的砂礫；

*經常需要使用大量的砂礫，費用可能就會較高；

*很難獲得對清洗作用進行密閉控制。

2.替代技術

為了克服干噴砂清洗的這些缺點，現在已經開發出了新的技術，更適用于小銹垢清洗。新技術包括下面幾種：

（1）噴砂清洗

該技術中要用到高或中壓泵，并基于文丘里管原理使用一個噴射裝置，高壓水流攜帶研磨劑。水和研磨劑聯合作用產生強大的清洗作用。

雖然這種清洗系統簡單有效，而且價格要比干噴砂清洗便宜，但是該技術需要消耗大量的研磨劑。

（2）壓泥漿研磨

該清洗技術也需要高壓泵，以產生3000psi（2.05×10?Pa）~8000psi（5.45×10?Pa）的壓力，還需要一個泥漿攪拌單元，以產生均勻的磨砂一水混合物，這些混合物在低壓狀態下被抽到噴射清洗管口，而后在高壓水流作用下作用于工作表面。可以選擇不同的研磨劑、泥漿和高壓泵流速以獲得最佳的清洗力。

據報道，這種技術能夠成功地將25000L大的不銹鋼容器中的堅硬橡膠和樹脂沉積物除去，還能夠將鋁制公路運輸罐中的硬的水泥凝結物清除掉，且不會使容器表面變形。大部分有關泥漿研磨和高壓水洗的技術最初都是由英國流體工程中心的BI-IR開發組開發出來的。現在全世界有許多他們的專利系統在運轉。現在，BI-IR開發組開發出了一種研磨水流切割技術，被稱作DIAJET，該技術使用高壓水和研磨劑，用于石化、海底、退役軍需品、精密儀器以及普通的冷點切割操作。該技術的最大優點之一就是它能夠準確、高效地冷切割極為堅硬的超過100mm厚的金屬材料，如鈦、高質合金鋼和碳化物，而這些無法通過傳統的火焰和激光切割，或者是需要昂貴的“熱工作”程序。這項技術是對泥漿清洗系統的改進和發展。

（3）可溶性研磨劑清洗

這項技術相對比較新，也被稱為Accustrip?系統，它是應美國飛機制造商的要求開發出來的，用來剝除噴氣式客機的舊油漆，而不損傷飛機的外殼，該技術是“環境友好的”，對操作者安全，并且性價比較好。在研究過程中發現，碳酸氫鈉有幾個很有趣的性質，使它成為一種理想的清洗媒介，例如：它可以溶于水，無毒，是一種很好的研磨材料。不過，潮濕時碳酸氫鈉容易阻塞管道。最終，研究者開發出了一種名叫“Annex噴射媒介”的碳酸氫鈉晶體，該晶體不僅足夠大以去除舊油漆，而且流動很暢通。Annex?是食品級的物質，通常被美國食品和藥品局（FDA）認為是安全的。

Accustrip?操作會釋放出一股Armex晶體和壓力為2.41×10??6.5×10?Pa的壓縮空氣流，并在噴嘴口與低壓水匯合。因為Armex是“環境友好的”和水溶的，因此廢棄媒介的處理就比較簡單了。可以過濾出未溶解的油漆和銹垢殘片。之后，剩余的液體就可以進入生活廢水下水道處理。

（4）“CryoMax"?

該技術中使用的媒介過去也曾經使用過，CO?媒介可以通過一種環境可接受的途徑得以處置。在這里，干冰顆粒“CryoPellets?”被放在一個絕緣隔熱的容器中，從其生產之日起有七天的“生命”。干冰顆粒通過旋轉式噴射器圓盤以一定的速率從一個漏斗中填料，并通過壓縮空氣流被帶到噴射槍，而后CryoPellets被加速到超音速。劇烈的溫度變化、干冰升華和撞擊結合，產生強大的清洗作用，能夠去除難以去除的表面沉積物，如瀝青、樹脂、粘合劑、油漆和合成橡膠等。一旦干冰小球被用過，干冰就會消失。只有污垢本身是廢棄物。

*"CryoMax”清洗系統設計簡單、便攜，有以下幾部分組成：標準壓縮機——壓力5×10?Pa（最小〉，容量3~7Nm2（由噴嘴類型和壓力裝置決定）

*漏斗——尺寸930mm×520mm×950mm，容量40kg（干冰顆粒），控制面板，并配有輪子以便于移動

*軟管——噴射管（10m）和壓縮空氣管（10m）

*可更換噴嘴的噴射槍

二、發泡清洗技術

發泡清洗是一種相對較新的技術，是為嚴格的衛生應用開發出來的，如用于食品和飲料工業。為了滿足新的立法，如歐洲食品衛生條例，人們重新檢驗了特定食品/飲料制造和處理工序中的清洗方法，并引入了新的清洗技術。

傳統上，壓力水或者蒸汽，干線供應或來自壓力洗滌器是清洗的標準方法。在低風險的地方，小心使用這種方法是可以接受的。但是對于高風險的食品處理活動，壓力水清洗的過度噴射可能會散布塵土和細菌，從而污染生產設備，還有損壞電子設備的危險。

發泡清洗通常在低壓如1.2×10??1.5×10?Pa下操作，噴射發泡物質，通常還要添加2%?3%的弱堿清潔劑和發泡助劑。現在，通過可編程邏輯控制器，可以對這種清洗系統進行自動化控制，通常清洗程序包括：預漂洗→發泡→反應時間→最后漂洗。

三、“PIG"清洗技術

“PIG”設計觀念很簡單，現在被認為是一種實用的、環境友好的、安全的和成本有效的清洗50.8?1066.8mm直徑管子的方法，該方法使用一個可以由從軟泡沫到硬聚亞安酯的不同材料制成的圓形或球形“清管器”（“PIG”）。要選擇合適尺寸的裝置，使之能夠在特定的管子中順利滑行。一旦將清管器插入管中，就會給它施加一個氣壓或者液壓推力，使之在管子中滑行，在行進過程中推動和清洗清管器前面的物質。起初“PIG”用于重型化工、石油化工、煉油以及海上石油平臺行業。最近，其他行業也開始成功地將該技術應用于清洗管道，如油漆和涂料、精細化工、化妝品和藥物制造行業。清管器的設計形狀多種多樣，最基本的形狀為固體圓柱形，由特別開發的泡沫制成，并配有特定的研磨劑和重負荷覆蓋層，當然還有其他更復雜的形狀，并附帶金屬絲刷子。圖9-16是應用最廣泛的用泡沫設計的清管器。在這種系統中，人工將清管器插入管中，這樣密封管道就被密封了，而后推動清管器在管道中滑行到終點。清洗通常分幾個階段進行。

圖9-16基本的泡沫清管器設備

（為通常清洗、刷水和擦拭用途設計，由帶有碳化硅表皮的中等或強硬度泡沫制成）

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基本的泡沫清管器應用十分廣泛，因為它可以穿過大于90°的彎管、球、檢測閥門等，能夠通過絕大多數局部障礙物。在考慮釆用PIG系統之前，有必要參考制造商的意見，以最有效的方式安裝該技術。泡沫清管器設計十分簡單，通常都由密質和堅硬的泡沫制成，清管器兩端都能用。總之PIG技術是一種理想的管道清洗技術，可以用于新建的工廠或主要的維修工作。

現在還開發出了自動化PIG系統。如果需要定期清洗管道的話，使用自動化PIG清洗系統是一個成本有效的選擇。該技術典型的“封閉系統”由下列部分組成：

*發射站——用于發射清洗器；

*含有許多管道入口點的旋轉總管；

*自動3向閥門，能夠將清洗器轉移到三條管線中的一條；

*接受站，收集清洗器。

自動化PIG系統需要修建一個管道系統。最好能夠在新工廠建設時將該技術設計思想融入。清洗器一直在系統中知道使用壽命結束，當然也需要檢查或更新。清洗器在系統中穿行后進入接受站，而后在壓力空氣或氮氣作用下又回到發射站，從而可以開始新一輪的清洗操作。

總之，PIG清洗技術的優點有；

*淘汰了傳統的清洗、漂洗和排放方法；

*可以回收有價值的未被污染的產品；

*洗滌液用量大大減少；

*清洗水平高，清洗器和管道表面可以100%接觸；

*清洗工序可以實現自動化；