清洗替代技术及其发展趋势-格瑞戴西Greendash

目前清洗行业面临的最大问题就是淘汰ODS类清洗剂。因此，开发和选择合适的ODS清洗剂替代品或替代技术至关重要。

【中国清洗行业ODS清洗剂淘汰和替代】

一、中国臭氧层消耗物质淘汰现状和面临的任务

1.中国臭氧层消耗物质淘汰现状

为了保护大气臭氧层，我国政府于1989年9月加入《保护臭氧层的维也纳公约》，1991年6月正式加入了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》（伦敦修正案）。10多年来，中国政府先后在气雾剂、消防、化工、汽车空调、清洗烟草、泡沫、工商制冷、家电、农药等行业开展了淘汰ODS（消耗臭氧层物质），保护大气臭氧层的活动。

中国政府从1991年正式加入《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》（伦敦修正案），至2010年完成主要ODS生产领域和消费领域的淘汰，跨度近20年。在过去的10多年里，我国政府组建了国家保护臭氧层领导小组，其成员包括十七个部委和国家环保总局等相关机构。这些相关机构共同参与了保护臭氧层工作，并于1993年制定了《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案》。清洗行业作为使用ODS物质的分支领域也积极和迅速地参与到了淘汰ODS的行列之中。回顾中国清洗行业这10多年来淘汰ODS清洗剂的历程，它实现了从单个示范项目转向行业整体淘汰的跨越。

近20年的履约活动可分为三个主要阶段：单个项目淘汰阶段、行业整体淘汰阶段和国家履约期阶段。

（1）单个项目淘汰阶段（1992—1999年）

从1992年开始，我国开始以单个项目的开工向多边基金执委会申报、执行赠款援助ODS项目。截止到1997年，我国以单个项目的方式申报了约200个多边基金淘汰项目。这些项目都是ODS消费行业的项目，如清洗、泡沫、家电、工商制冷、气雾剂等。

单个项目主要是由多边基金的四个国际执行机构即世界银行、联合国开发计划署（UNDP）、联合国环境规划署（UNEP）联合国工业发展组织（UNIDO）来负责进行项目的准备和实施。

清洗行业单个项目淘汰阶段截止于1999年。到1999年底，清洗行业完成22个单个

项目淘汰，共用赠款1121万美元。清洗行业多边基金的国际执行机构是联合国开发计划署。

由于单个项目的淘汰存在项目执行期长、淘汰项目费用有效性低等缺点，从1997年开始，我国ODS淘汰活动逐渐转为行业整体淘汰方式。2000年3月，第30次多边基金执委会会议正式批准了“中国清洗行业ODS整体淘汰计划”，多边基金向中国提供5200万美元赠款，帮助实现清洗行业整体淘汰目标。

到2000年年底，我国完全停止了单个项目的淘汰。

（2）行业整体淘汰阶段（1999—2003年）

从1997年开始，我国从单个项目的执行方式开始转向行业/国家执行方式，并且开始在生产领域也实施淘汰。在1997年多边基金第23次执委会上，我国的哈龙行业整体淘汰计划获得批准，获得资金6200万美元。这是多边基金第一个以绩效为基础的多年期ODS整体淘汰计划，包括了哈龙的生产和消费的淘汰。

1999年，我国的CFC生产整体淘汰计划也获得了多边基金批准，获得资金1.5亿美元。CFC生产行动计划的批准使我国CFC的淘汰进入了一个新的阶段，使得我国CFC的消费总量也可以按议定书要求的目标逐年削减，再通过对进出口的控制，使我国CFC的消费总量也可以按议定书的目标逐年削减。

之后，我国又陆续申报并获批准了7个行业整体淘汰计划。即汽车空调、清洗烟草、泡沫、工商制冷、家电、CTC和化工助剂。到目前为止，除了CTC和化工助剂行业计划II期项目、医用气雾剂行业、维修行业和甲基漠行业四个正在准备行业和行业计划外，我国所有行业都进入了以行业方式实施淘汰的阶段。截止到2002年底，我国已经获得批准的250多个单个项目和9个行业计划共获得赠款7.4亿美元。

中国清洗行业执行ODS整体淘汰计划是从2000年3月开始，截至目前，整体淘汰37个项目，共计使用赠款845.8万美元。

（3）国家履约期阶段（2003—2010年）

从2001年开始，随着单个项目逐渐退出，行业/国家方式成为主导。在项目管理上，多边基金的体制也发生了根本性的变化。以国家为主的执行方式代替了过去的以国际执行机构为主的执行方式。政府正在成为实现履约目标的主导力量，在项目的准备、管理实施上将发挥主导作用，并承担起国家履约的责任。

从2002年开始，多边基金在批准项目时，均要求国家承诺对ODS进行可持续的永久性的淘汰，而且国家必须确认可以得到资助的ODS的剩余消费量。在泡沫行业计划获得批准时，中国就承诺了，中国CFC符合资助的剩余消费量4745t。在国家履约期，国家臭氧工作小组将发挥核心决策作用，而国际执行机构如世界银行、UNDP、UNIDO等则承担起监督、协调的职责。

2.中国臭氧层消耗物质淘汰面临的任务和挑战

在履约期内，随着淘汰活动不断向前推进，中国将与其他发展中国家一起，向ODS淘汰''零”目标逐渐逼近。目前，中国的气雾剂、汽车空调ODS消费已经削减到"零”。

（1）严厉打击“三非”现象

在ODS淘汰逼近到零的进程中，以及实现“零"之后的一个相当长的时期里，一系列新困难、新问题，特别是一些严重影响“零”目标实现的风险将陆续出现，其中，ODS的非法生产、非法消费、非法贸易（简称“三非”）是实现ODS淘汰到“零”的目标并保持“零”状态的最大风险和挑战。

为了保证履约期ODS淘汰的顺利进行，中国政府将采取有效的措施打击“三非”活动。

通过国家环保监察系统进行执法；协同各省市环保、工商部门，严厉查处“三非”活动，对非法生产线实施销毁，并查没非法所得，追究其法律责任。同时，进一步控制CFC的原材料、CFC的生产和消费，从源头上控制CFC的非法生产。

（2）全面启动许可证管理制度

为了打击“三非”活动，保障“零”目标的顺利实施，从2003年开始，中国政府将全面实行ODS许可证管理制度。

ODS许可证包括生产、销售、消费和进出口四种。

a.生产许可证制度

哈龙和化工行业已经实行生产许可证制度。在原有的基础上，从今年开始，CTC、TCA和甲基漠的生产也将实行配额管理制度。

b.销售许可证

从2003年开始，销售ODS的贸易公司必须持有有关部分颁发的销售许可证，无证经营的贸易公司将受到严厉的查处。

c.消费许可证制度

使用ODS作为原料的企业，必须得到有关部门颁发的ODS消费许可证。消费许可证制度已经在烟草行业开展了3年，在清洗行业也已经开展了。并将进一步在其他ODS消费行业实施。

d.进出口许可证

中国对ODS进出口实施许可证制度已经3年，并陆续发布了一些ODS进出口禁令。从2003年开始，将进一步加大对ODS进出口的控制力度。

（3）保障ODS替代品生产

在履约活动期间，为顺利实现“生产关闭、消费淘汰、替代品生产、政策法规体系建设四同步”的目标，多边基金资助的最大的替代品生产项目——10000吨（一期5000吨）HFC-134a的生产建设项目，即将在2003年完工投产。

同时，正在河北廊坊开发区建设的“国际履约环保产业园”，也将为各行业提供淘汰ODS所需求的性价比好、物美价廉的替代品。清洗剂、发泡剂、灭火剂、制冷剂和土壤熏蒸剂等替代品的陆续生产，将在一定程度上满足淘汰ODS活动的需求。

（4）加强国家履约能力建设

加强国家履约能力建设、建立功能齐全、手段先进、技术力量强大的国家履约中心是履约期的一项重要任务。国家履约中心将成为履约期间中国ODS项目的一个信息处理的决策中心，并为《议定书》的实施提供政策、管理、信息、培训、技术推广服务和监督保障体系。

二、中国清洗行业ODS淘汰进展和趋势

早在1992年，《国家方案》的编制组就将清洗行业列为5个ODS消费行业之一。根据调查统计，当年全国约有上千家企业在使用ODS清洗剂。其中，1，1，2-三氟三氯乙烷（CFC-113）的消费量约为3600t，1，1，1-三氯乙烷（TCA）的消费量约为1100t，四氯化碳（CTC）的消费量约为250t，并以每年20%的速度递增。特别是广播通讯、电真空、半导体元器件、电子仪器仪表、家用电器、电子计算机及相应外部设备产业和医疗器械、民用洗涤、轻工纺织及其他精密金属部件加工产业对CFC-113，TCA和CTC的需求尤为迫切。其中，电子行业是ODS清洗剂的使用大户，ODS清洗剂约占其清洗剂总消费量的70%。因此，中国洗净行业的ODS淘汰工作由国家环保总局外经办和信息产业部科技司来统一管理。

1992年原电子工业部（现信息产业部）获得联合国蒙特利尔多边基金赠款4万美元，用于4条清洗线削减ODS的预研究；到1995年，大连显像管厂等8家电子企业共获赠款316.84万美元；到1999年底，洗净行业中共有22家企业参加了淘汰活动，共获得1121.93万美元国际赠款。这期间成果显著，中国清洗行业领导机构帮助国内ODS清洗剂消费量最大的彩虹彩色显像管集团和浙江玉环压缩机厂完成了ODS清洗工艺的淘汰工作。此外，中国清洗行业还通过与发达国家相关机构进行双边合作来推动ODS清洗剂的淘汰。其中，中国一联合国开发计划署（UNDP）—瑞典合作项目：上海恒光塑料喷涂合作公司的塑料电镀件替代ODS清洗工艺项目获得了很大的成功，在塑料件电镀加工清洗行业中有一定的推广示范意义。

中国清洗设备的制造起步较晚，上个世纪90年代全国仅有几家小型的清洗设备制造企业。这些企业不仅生产加工设备简陋，而且对替代ODS清洗新工艺的了解和掌握也不够全面。因此，在当时国内诸多的国际援助基金招标购买ODS替代清洗设备的活动中，中标企业大都是发达国家的相关企业。为扭转这种被动局面，提高国内清洗行业总体水平，在原电子工业部的努力下，1994年5月17日，中国洗净工程技术合作协会正式成立，开始对清洗行业实行规范管理和指导。协会成立以来，多次组织学术研讨、国外专家讲学、国外考察等专业学术活动，为帮助清洗行业相关企业提升淘汰ODS清洗剂的技术水准做出诸多贡献。此举也为今后中国清洗行业实行整体淘汰打下了良好的基础。

2000年3月，多边基金执委会正式批准《中国清洗行业整体淘汰ODS计划》，从此中国清洗行业保护臭氧层、淘汰ODS清洗剂的活动开始从单个项目转向行业整体淘汰。为此，中国清洗行业整体淘汰ODS清洗剂特别工作组及专家组开始全方位开展对国内ODS清洗剂的淘汰工作，清洗行业淘汰计划分年度执行。

在国家环保总局清洗特别工作组的领导下，全国清洗工作大会于2000年顺利召开，大会第一次系统、全面地向中国的清洗行业宣传国家的环保法规和政策，落实了中国淘汰ODS清洗剂的计划和任务，使全行业共同提高了认识，增强了淘汰工作的紧迫感。在2000年度，珠海凌达压缩机有限公司、四川仪表六厂等16家企业参加了淘汰活动，共获合同赠款3400万元人民币。2001年度，佛山华鹭制冷器件有限公司、江门亿都半导体有限公司等21家企业参加了淘汰活动，共获合同赠款3600万元人民币。2002年度，江苏新科电子有限公司、上海康德莱企业发展有限公司等32家企业参加了淘汰活动，合同赠款总额约为3200万元人民币，预计完成670tCFC-113清洗剂的淘汰量和440tTCA清洗剂的淘汰量。

随着中国清洗行业淘汰ODS清洗剂工作的不断深入，医疗器械行业和民用清洗行业的ODS淘汰工作也取得了显著的成绩，已有诸多的ODS清洗剂用户积极投身到项目淘汰活动中。

为了协助各行业顺利完成淘汰工作，国家环保总局清洗特别工作组从2000年起设专题，分别组织了液晶清洗行业、电真空开关管和医疗器械行业有关清洗试验的技术援助项目，其中液晶清洗行业和电真空开关管清洗技术援助项目已经胜利完成，试验结果已经投入工业规模使用。

2002年7月，中国清洗行业对全国的ODS清洗剂生产、销售和消费企业实行了许可证制度。消费许可证制度的执行，不仅可以从源头上限制ODS生产总量，而且可以有效控制各行业的终端消费企业的ODS使用情况，为中国政府在2005年底实现彻底淘汰CFC-113清洗剂这一目标扫除了障碍。经过努力，中国清洗行业已经比原计划提前半年时间淘汰了四氯化碳清洗剂，顺利迈出了整体淘汰ODS清洗剂的第一步，这一行动也向全世界证明了我国淘汰ODS的决心。

为简化工作手续，提高工作效率，加快淘汰步伐，对于全国范围内其余的大中型ODS清洗剂消费企业，环保总局清洗特别工作组改变了以往的招投标形式，转而釆取由工作组直接和企业接触、商议、签约以求达到淘汰目的的办法。该项工作正在顺利进行中。

为在全国范围内彻底淘汰ODS清洗剂，按时完成履约计划，对于分散在全国范围内的小型ODS清洗剂消费企业，清洗工作组制定了票证的淘汰方式。其具体步骤是先试点、后推广，充分发挥中间代理机构的作用。目前票证的实施正在进展当中。

在近3年的淘汰ODS清洗剂活动中，由于釆取了合理有效的淘汰方式，淘汰工作正顺利平稳地进行着。2001年国内深圳四家清洗设备制造企业通过强强联合、优势互补的方式，共同组建了清洗设备制造联合体，积极参与ODS替代清洗设备的供应工作。他们运用统一设计、集中采购、统一规范标准等手段，制造出一流的清洗设备，扭转了以往国际援助项目基本依赖国外进口设备的局面，为清洗行业计划的顺利实施打下了牢固的基础，同时也受到联合国开发计划署（UNDP）专家的高度评价。

三、中国清洗行业洶汰ODS面临的任务与挑战

清洗行业ODS消费量在我国ODS消费总量中的比例不到10%，但是单从CFC-113消费量来看，清洗行业确实是我国最大的CFC-113消费行业，因此淘汰CFC-113成为清洗行业特别重要的任务。清洗行业淘汰目标能否实现，也将影响到我国对国际社会所做的承诺。

（1）积极开展进一步的淘汰活动

清洗行业的ODS消费企业具有单个企业ODS消费量少，企业数量多、地域分布广、跨多种行业的特点，因此淘汰ODS工作牵扯面广、技术复杂、难度很大。为此，以国家环保总局外经办和原电子工业部为主成立了清洗特别工作组和中国洗净工程技术合作协

会共同参与淘汰活动。实践证明，这是一种比较成功的淘汰模式。

清洗特别工作组首先进行“中国清洗行业整体淘汰计划”的编制工作。行业整体淘汰计划从2000年开始执行，大中型消费企业率先通过招投标方式选择替代技术，促进了ODS淘汰项目的顺利实施。在大中型消费企业基本淘汰了ODS的基础上，从2003年6月开始，清洗特别工作组启动了小型消费企业淘汰ODS活动：“票证系统”，这是一个方便、快捷的淘汰方式。

中国洗净工程技术合作协会密切配合清洗特别工作组的工作目标，协调工作，加速中国清洗行业淘汰计划的实施。

清洗特别工作组组织清洗设备生产企业和清洗剂生产企业积极参加淘汰ODS投标活动，并邀请协会专家参加评标工作。淘汰ODS中标项目顺利通过UNDP专家验收，并受到一致好评。中国洗净工程技术合作协会主办了《中国清洗行业信息》以及中国清洗行业惟一的综合性技术刊物《洗净技术》，这将积极推动中国清洗行业保护臭氧层行动的顺利实施。

为了顺利实施《中国清洗行业整体淘汰ODS计划》，保证清洗行业ODS整体淘汰计划顺利实施，规范市场，促进替代消耗臭氧层物质（ODS）清洗剂和清洗设备生产企业的发展，中国洗净工程技术合作协会制定了中国清洗行业启用“中国洗净”证书和标志实施办法，已经颁布实施。

制定清洗行业替代技术的标准与技术规范是《中国清洗行业ODS整体淘汰计划》实施中的重要政策与技术援助工作。该项工作由中国洗净工程技术合作协会负责落实，协会己经提出了《替代ODS清洗技术通用标准结构和技术规则》，该文件目前正在加紧制定中。

（2）加强ODS替代品生产

为保证行业计划的顺利执行，清洗行业必须大力发展ODS替代品的生产；同时，清洗剂消费企业也应尽量选择ODP和GWP值为零的替代品。

（3）整体淘汰必须严格执行消费许可证制度

为了确保行业计划的顺利实施，清洗企业必须严格执行消费许可证制度，并在淘汰过程中接受有关部门的监督与管理。

【ODS清洗剂替代品/替代技术】

根据《中国清洗行业整体淘汰ODS计划》，替代品和替代技术的选择原则为：

*所有替代技术应该是对臭氧层和环境无害，不影响工人安全和健康；

*不鼓励采用低ODP值及高GWP值物质替代现有ODS清洗剂；

*替代品和替代技术至少应保持不低于原技术的清洗能力，且必须是费用有效的。

ODS清洗剂替代品

清洗技术的核心是清洗剂，在产品设计选定了一种类型的清洗剂后，有关设备、工艺和成本就会随之而定。选用清洗剂的主旨就是尽可能少地破坏或最好不破坏大气臭氧层，其臭氧耗减潜能值（ODP）等于或接近于0。当然，其全球变暖潜能值（GWP）越小越好。

到目前为止，除了新兴的催化湿氧清洗和介质吸收清洗外，对臭氧层没有或很少危害的清洗剂大约有4大类，见表9-1。

在表9-1列述的四大类清洗剂中，石油烷坯和混合有机溶剂一直应用在相应的领域，目前尚未见到它们完全代替ODS的报道；含氢的卤素烷姪HCFCs等作为短期替代品，品种很多。之所以出现这种现象，主要由于它们在结构上与CFC及TCA等类似，属于同一类物质。人们希望在氯氟烷姪中引入氢原子，以便让不太稳定的C—H键促使含氢氯氟烷桂在大气的对流层里就发生分解，而后随高空水汽落回地面，而不是上升到臭氧层，使臭氧层受到破坏；然而，含氢氯氟烷坯只能作为一种过渡性的替代品，一方面，在含氢氯氟烷炷中毕竟一般都含有C—F键，而C—F键又会使该类物质更加稳定，使它们未必能在对流层中就全数分解掉，其剩余部分依然会继续前进，升入同温层，导致臭氧破坏；另一方面，同温层中含有大量的太阳射线和活泼的臭氧，温度又高，含氢氯氟烷姪类物质也会在那里被分解，并消耗臭氧层。因而，蒙特利尔议定书对HCFC类清洗剂也规定了淘汰期（2030年），它们只能临时性地替代现有的CFC、TCA等高ODP值的ODS。

表9-1ODS清洗剂替代品汇总

表格P546-551页

ODS清洗替代技术

为淘汰ODS而开发的替代清洗技术概括起来有免洗类和清洗类两大类技术。清洗类技术中包括了水洗技术、半水洗技术和非ODS有机溶剂清洗技术。20世纪80年代末90年代初，工业发达国家在清洗行业先后研究开发了几种替代ODS的技术，并已广泛应用在清洗工艺中。中国ODS清洗剂淘汰的替代技术可以分为四种。包括免洗技术、水洗技术、半水洗技术和非ODS有机溶剂清洗技术。

1.水洗技术和超声波水洗技术

水洗技术的溶剂ODP为0，可以不含挥发性有机物，很多清洗剂都具有生物降解性；无可燃性和爆炸性，对健康和环境的危害性相当低；能很好地去除无机及极性有机污迹，可用来去除轻油和其他清洗工艺所遗留的残迹，在升高温度后可去除重油、油脂和蜡。缺点在于残留有废水及洗涤剂；盲孔或缝隙中残留的清洗剂很难清除；清洗所生成的浮油需要撇去，沉渣和油脂则要滤除；另外要求有更大的生产空间，在管线上采用多级清洗时尤其如此；清洗温度一般较高；金属部件如果干得不快，就会受到腐蚀，有些聚合物可能生成应力腐蚀裂纹。

水系清洗方式是目前印制电路组装行业应用广泛的一种清洗方式，其主要特征是要求清洗剂在不改变原来的清洗工序的基础上，对印刷电路基板表面的残留物进行清洗，清洗后对下一道的组装或检测工序不会产生任何不良影响。对清洗剂的性能要求有：（1）清洗剂的残渣量要少，不含固体的残渣物；（2）可溶于某些有机溶剂、油剂、防锈剂、电镀液等中，不会产生不良影响；（3）对电路基板不具腐蚀作用；（4）具有良好的清洗性或可达到产品规定的清洁度要求。

在清洗设备达到环保要求的前提下，清洗设备的水处理一般做成一体化循环处理模式，以防止二次污染的发生。具清洗、漂洗、干燥、排水处理等功能一体化的清洗系统有以下特征：利用油水分离膜，可迅速地去除清洗剂中的油分，增加清洗剂的使用寿命；釆用组合处理方式，提高漂洗水处理效率和水的纯度；利用膜分离技术，减少活性炭和离子树脂的损耗；通过清洗剂的重复利用方式，降低清洗剂的损耗。

近年来，超声波水剂清洗技术在各个领域中迅速发展起来。超声波生产厂商和使用者都在寻求一种环境污染最少的、经济效益较好的清洗机来满足工件清洗的要求，以替代ODS清洗剂的使用，避免其对大气臭氧层的损害。从清洗剂去污能力的角度来说，水剂超声波清洗机比溶剂超声波清洗机对超声波发生器和换能器的工作参数和性能有更多的依赖性。

超声波水剂清洗技术己用于如下领域：电子真空开关管零部件清洗、真空气相沉积工件电镀前的清洗及电镀工件的镀前表面清洗（替代化学除油、电解除油）；液压系统的零部件生产工序过程中和装配前的最终清洗；玻璃制品行业，如太阳能热水器集热管等清洗；高级不锈钢餐具生产工艺过程中清洗，如除抛光膏、蜡等和最终清洗；各种高档次阀门、洁具等清洗；航空机加工零件和汽油过滤器的清洗；金属制品行业，如各种金属丝镀锌前清洗；汽车、摩托车、火车行业，用于各种零部件清洗；空调器的冷凝器和蒸发器生产过程中的清洗。

2.半水洗技术

半水系清洗剂的溶解力高，对于重油脂、蜡和焦油都有很好的清洗能力；大部分半水清洗剂都可以顺利地应用于金属和大多数聚合物。半水系清洗剂的品种很多，其成分通常有如下四种：（1）水+N、甲基二吡喀烷酮+添加剂；（2）水+乙二醇醚+界面活性剂；（3）水+碳氢化合物+界面活性剂；（4）水+萜烯+添加剂。

半水系清洗剂的商品形式与水系有类似之处，如碳氢化合型清洗剂可根据不同的配方、成分做成半水系或非水系形式。商品化的乙二醇系清洗剂在日本使用时多为半水系形式，美国推出的同类产品多为水系形式。

界面活性剂清洗剂：该清洗剂由有机溶剂、界面活性剂、添加剂组成，具有良好的水漂洗性，也可以做成完全水溶性溶剂。对电路基板上的焊剂残渣、油污等有良好的溶解、分散作用。清洗剂中的界面活性剂是为提高漂洗工序时的清洗性而加入的。漂洗时可以通过活性剂作用和水的置换将污染物析出，做到完全清洗。界面活性剂能对水或油加以混合，具有优良的亲水性和亲油性。使用中当亲水、亲油性达到平衡时可获得最佳的水漂洗性。作为清洗剂中的添加剂，可以掺入对溶解力、漂洗性、防锈性有利的酸性、碱性物质，也可加入相应成分的消泡剂或防氧化剂，使其清洗性质更加完善。该清洗剂已进入SMT-PCB应用领域。

乙二醇系清洗剂：半水系的乙二醇系清洗剂最适合于电路组装基板的清洗，除此以外，对电子元件、印刷网板、液晶模块等也可进行清洗。乙二醇的化学物质结构具有两个乙醇性羟基，即二价乙醇，作为清洗剂是以乙二醇的衍生物乙二醇醚为主的成品，也就是加入了乙醇环氧乙烷或丙烯氧化物合成制成。乙二醇系清洗剂一般无臭无色（其ODP为零），可以和多种有机溶剂、水、界面活性剂混合。如与水混合后使用，可去除它的着火点。乙二醇系清洗剂对焊剂中的松香、活性剂等有较强的溶解力，不会损伤电子元件的封装体和内部，具有极佳的平衡性。单独使用该清洗剂，清洗后的干燥性能差，可通过水或千燥性良好的漂洗液加以置换，漂洗液可选用1-异丙醇或PFC。清洗系统的设计最好做成与其他半水系清洗剂组合应用的清洗形式，可以得到满意的清洗效果。乙二醇系清洗剂今后将会向低成本、进一步提高清洗能力方面发展。针对高密度、高性能、工作频率高速化的电子产品组装基板，可改用不含界面活性剂的非水系乙二醇系清洗剂。目前国外生产的非水系乙二醇系清洗剂已经用于卫星通信、航空航天、机载设备中。

酯系清洗剂（Ester）：酯系清洗剂是电子工业中应用广泛的一种替代清洗剂，其溶媒是乳酸酯，主要成分是乳酸和乙醇，该清洗剂能和其他溶剂自由地混合使用，具良好的安全性，有较高的沸点（145°C〜190°C）。清洗时液损耗小、经济性好，对被洗物没有不良影响，适合的清洗对象：（1）CD、VCD、DVD，MD等光盘；（2）液晶显示模块、MD磁头、芯片等清洗；（3）光学镜头的清洗；（4）印刷网板、油墨清洗；（5）各种电路基板、模块的清洗。釆用的清洗方式有浸洗、喷洗、手工洗、超声波组合清洗等。酯系清洗剂属高沸点物质，清洗时虽然损耗小，但干燥性稍差，根据清洗工艺要求可以和IPA、MEOH等加以置换。清洗系统的设计，在电气控制部分要使用符合防爆要求的结构组件，系统中需配置蒸馆回收装置，清洗液中的水分分离应该使用三种成分的分离结构形式。

由蒸馏回收系统和组合型清洗系统组成的清洗装置，在日本市场推出后，已得到了清洗行业内众多同行的注目，其使用率将会不断提高。

3.非ODS有机溶剂清洗技术

非水系替代型清洗剂，目前常用的是与CFC-113性能相近的替代清洗剂HCFC-141b、HCFC-225、HFC-152、HFC-4310mee等，上面已经进行了详细的介绍。为避免HCFC类清洗剂的一些不良影响，漠系清洗剂逐步在日、美等国开始应用，该类清洗剂的主要成分为正丙基漠（nPB），其清洗性能可以与TCA相当，具有优异的清洗力，良好的润湿性、干燥性、完好的安全性，对大多数金属无不良反应，且无着火点，清洗方式可釆取浸洗、喷射组合式或浸洗、超声洗组合，都可获得良好的效果。

（1）HCFC-141b

国内清洗行业使用ODS清洗剂CFC-113的大部分企业都属于中小型企业，它们没有足够的资金实力和技术力量投入于大量的设备更新或新的清洗技术的开发。因此，实现ODS淘汰的理想选择是保留原有清洗工艺，以ODS替代品替换原来的CFC-113清洗剂。HCFC-141b作为过渡替代物，不仅具有良好的溶剂性能，而且其物理性能也与CFC-113比较接近，原来的清洗系统只要做适当的改造就可以使用。因此，HCFC-141b是国内中小清洗企业现实ODS替代的较好选择方案。

①HCFC-141b的基本性能

a.物理化学性能

HCFC-141b的物理化学性能列于表9-3。HCFC-141b的ODP值为0.11，因此可以作为过渡性的ODS替代品使用，同时HCFC-141b的GWP值为630，比CFC-113低得多，说明HCFC-141b具有更好的环境性能。HCFC-141b的粘度和表面张力较CFC-113低，KB值比CFC-113高，表明HCFC-141b比CFC-113具有更好的溶剂性能。

表9-3HCFCs与CFC-113性能比较

表格P554页

另一方面，HCFC-141b的沸点比CFC-113低近15°C，因此在CFC-113的清洗设备上进行HCFC-141b的替代时，需对设备作适当的改造，如改单温区制冷系统为双温区制冷系统，增加自由区高度，加入熔化室空间，调整部门机构件材质等。另外HCFC-141b的蒸发潜热较大，在清洗干燥时，由空气中水分的凝缩，会产生干燥摆动现象，尤其在高温度场合时更应注意。

b.安全性能

HCFC-141b的可燃性。表9-4列出了HCFC-141b的一些可燃性数据。HCFC-141b在空气中的燃烧极限为7.6%〜17.7%，表明HCFC-141b有一定的可燃性，与CFC-113有所不同。但HCFC-141b的最小点火能较高，因此由于静电等原因导致的燃烧风险实际上是非常小的。

表9-4HCFC-141b的可燃性

表格P555页

HCFC-141b的毒性。表9-5是部分HCFC-141b毒性数据，可以看出HCFC-141b对生物体的影响很小。PAFT对HCFC-141b毒性试验的结论认为HCFC-141b的急性和亚慢性吸入毒性很小，只有在高浓度的环境下长时间暴露，才会增加产生良性肿瘤的可能性，但对人的寿命没有影响。HCFC-141b没有发育、生殖的毒性，也不会产生基因畸变。因此可以认为，HCFC-141b是一个毒性很小的ODS替代品。美国工业卫生协会推荐的HCFC-141b的容许暴露极限为500ppm。

表9-5'HCFC-141b毒性数据

表格P555页

C.材料相容性

CFC-113几乎与所有的清洗材料有良好的相容性，而若以HCFC-141b替代CFC-113，材料的相容性将是非常关键的因素。对金属材料来说，常用的大多数金属材料与HCFC-141b有较好的相容性，但一些活性金属如铝、锌、镁等会与HCFC-141b发生反应，尤其当有水分存在时。对塑料和橡胶材料，HCFC-141b对一些材料会产生溶胀现象，影响材料的强度利电性能。因此进行替代时，最好先考察一下材料相容性的情况。表9-6列举了一些塑料和橡胶材料与HCFC-141b的相容性状况，可作为选择HCFC-141b做清洗剂时的参考。

表9-6HCFC-141b的材料相容性

表格P556页

②HCFC-141b在清洗中的应用

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

表9-7HCFC-141b应用举例

表格P556页

③HCFC-141b的应用前景

国际上，HCFC-141b作为溶剂曾被大量使用，根据AFEAS提供的数据，HCFC-141b作为溶剂的消费量曾达到16000多t，占CFC-113最高用量的6.4%，为当年HCFC-141b总消费量的14.6%»但由于HCFC-141b的ODP值为0.11，在HCFCs中相对偏高，发达国家已开始限制HCFC-141b的使用，如美国已于2003年开始完全禁止HCFC-141b的生产和使用。欧盟则从2002年起禁止HCFC-141b作为溶剂使用，但作为航空航天工业使用的则于2008年全面禁止。而日本对HCFC-141b作为清洗剂使用的限制是从2000年开始，至2010年完全禁止使用。全球HCFC-141b作溶剂应用的消费情况参见下图9-1。

图9-1溶剂用HCFC-141b消费量

表格P557页

国内HCFC-141b作为清洗溶剂的应用刚刚起步，每年的使用量估计在300-500t的范围内，在清洗剂中只占很小的比例。这一方面是由于国内中小清洗企业还在继续使用CFC-113，而一些大的清洗企业多数釆用水洗或半水洗替代技术，在一定程度上抑制了HCFC-141b的消费。另一方面也是因为国内对HCFC-141b在清洗领域的应用研究也相对薄弱，而中小企业又没有足够的技术力量去解决HCFC-141b替代工作中所遇到的如材料相容性、设备改造等技术问题，从而影响了HCFC-141b在清洗领域中的应用。但由于HCFC-141b在清洗性能和替代工艺上的优势，国内研究单位和HCFC-141b生产厂家对清洗用HCFC-141b的开发和应用研究也日益重视。目前国内HCFC-141b的生产能力已经达到25000t/a，其销售价格已低于CFC-113，与其他的CFC-113替代品和替代技术相比，具有明显的成本优势，HCFC-141b替代的经济效益已开始体现。

总之，HCFC-141b作为安全、环保、廉价和性能优良的清洗溶剂，只要对原有清洗设备进行适当的改造，就可以实现对CFC-113的替代对推动我国中小型清洗企业的ODS替代工作具有现实意义。尽管HCFC-141b在发达国家已受到限制，但国内清洗用HCFC-141b的消费量还将随着CFC-113的淘汰继续增长。而在实际使用中，应了解HCFC-141b与所清洗材料的相容性情况。

（2）HCFC-225

HCFC-225是高ODP值的CFC-113、全氟烃和其他全氯氟烃的替代物，对环境敏感，可用于各种工业清洗，下面以AsahiGlass公司的AsahiklinAK-225为例介绍这种替代品的性质、使用情况和应用前景。

AsahiGlass公司的AsahikHnAK-225是两种异构体的混合物，已经实现商品化。AK-225的物理性能、材料的相容性和清洗性能与CFC-113非常类似，广泛用于精密零件的清洗。

AK-225与醇和其他溶剂混合成为类似于共沸物的混合物，适用于助焊剂的清除应用。AK-225AES是类似于共沸物的混合物，它是由AK-225，乙醇和稳定剂混合而成，可用于应用多种助焊剂的清除。AK-225T和AK-225ATE是用于解决在AK-225AES清洗后的印制电路板上偶尔形成的白色残余物问题。AK-225T是AK-225、乙醇、坯和稳定剂的混合物；AK-225ATE同样是类似于共沸物的混合物，由AK-225，乙醇、顺式-1，2-二氯乙烯和稳定剂混合而成。

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与CFC-113非常相似，沸点、表面张力和KB值（贝壳松脂丁醇Kauri—Butanol值）是清洗剂的主要特性。具有适宜的沸点温度40〜60°C，在这个范围内清洗零件时，不会使其温度达到对温度敏感部件或材料的影响程度。表面张力低能使清洗剂渗透到很小的间隙内。30〜50的KB值表明溶剂的溶解能力均衡，既可以除油、油脂和脏污，又不会损坏金属、塑料或弹性零件。另外，汽化的潜热也是气相清洗的一个主要特性。汽化潜热较小，溶剂汽化和干燥则耗能较少。由于AK-225的特性和CFC-113非常相似，因此对清洗设备和清洗程序不需作什么改变就可以使用AK-225。

表9-8AK-225的物理特性

表格P558页

②环境的可接受性和毒性研究

HCFC-225的ODP和GWP值是估计其环境的可接受性的重要数值。表9-9中列出了HCFC-225ca，HCFC-225cb和其他卤疑在大气中存活时间、ODP值和GWP值。按存活时间计算，HCFC-225ca和HCFC-225cb的ODP值分别为0.025和0.033；GWP值分别为170和690。HCFC-225s的ODP和GWP值大大低于CFC-113。另外，依据美国清洁空气法，HCFC-225s可受到VOC（挥发性有机化合物）规程的豁免。

由PAFT（替代氟坯毒性试验方案）对HCFC-225S进行毒性研究，结果证实HCFC-225ca和HCFC-225cb毒性都不高。还进行了几种基因研究，包括艾姆斯式化验，用CHL（中国田鼠肺）和人体淋巴细胞作体外染色体畸变，还有体内不定期的DNA合成试验。仅在使用人体淋巴细胞菌种的研究中发现HCFC-2252ca能引起基因材料的变化。不过，多项研究的结果在总体上证明无论HCFC-25ca还是HCFC-225cb都没有致癌突变性。

③HCFC-225的需求量和应用

AsahiGlass的AK-225在1991年推向市场，1992年需求量骤涨。目前产量的60%应用于日本，10%和5%在美国和中国，其余部分销往亚洲其他国家。

图9-2表示的是依据混合物的种类细分AK-225的应用，两种异构体的混合物，其中80%用的是纯AK-225，其余大部分是AK-225AES，用于清除助焊剂的混合物。AK-225是精密零件清洗剂，用于清洗金属、塑料或两者混成的零件。最近还有把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，另外的应用方面是载体溶剂和化学反应溶剂。AK-225AES，AK-225AE和A-225T还可用于消除PCB、陶瓷基底制的混合电路以及电机的转子上的助焊剂。

表9-9HCFC-225s环境可接受性研究

图9-2AK-225产品细分

表格P559页

④AK-225与其他清洗剂组合应用

微型轴承是精密零件，要求尺寸精确，可靠性高，制造过程中，切割和抛光使用各种加工用油。轴承装配好后，要把这些油彻底清除掉，随后涂上一层防锈剂。图9-3是清洗和涂覆程序的工艺流程图。1〜3槽内用坯清洗剂超声震荡清洗装配好的轴承；第4个槽内，鼓风吹除溶剂；第5个槽内轴承浸入到AK-225中，经超声振荡除掉全部炷类油和油脂；最后一槽内的AK-225中含有百分之几的防锈剂，轴承浸入到槽中，防锈剂就涂到表面上。

图9-3轴承制造厂采用的6槽清洗设备原理示意图

图片P560页

第5个槽内除掉的桂会聚集起来，很重要的一点是要控制AK-225中烃的量，避免发生火灾。当烃的含量在50%以下时，溶剂和烃的混合物没有闪点。为避免把烃携带到第6个槽中，污染轴承表面，第5个槽中的烃含量应保持在20%以下。如图9-4所示，可以用比重和烃含量的关系来监测烃的含量。

图9-4烃质量分数和密度之间的关系

图片P560页

如上文所述，在日本，把AK-225与其他溶剂一起使用的新应用越来越多。一个典型的应用是：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，还有用水洗或半水洗清洗剂清洗零件，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。这些应用中，用户首先用的都是非AK-225清洗剂，并不是用AK-225取代CFC-113。不过，他们是用AK-225进行漂洗和干燥剂，解决干燥和/或水斑问题。

上述应用中，可以用混合物的比重或沸点来监测婭或醇的含量。图9-5表示的是异丙醇的含量与沸点的关系。如果醇在混合物中变浓，重量达到20%以上，混合物就具可燃性了。

图9-5IPA质量分数和沸点之间的关系

图片P561页

AK-225与其他清洗剂混合使用的优点有：一般是在AK-225的溶解能力不足以满足清洗应用的要求时才釆用混合清洗。这类情况下是用其他清洗剂进行清洗，而用AK-225进行漂洗和干燥。与仅用其他清洗剂相比，混合清洗的清洗和干燥时间都可缩短，还可用于精密零件清洗。

⑤清除汽车用PCB的助焊剂

汽车用的PCB要求高可靠性和耐用性。为此，很多PCB都涂覆有树脂涂层。PCB的制造过程包括焊接电子元器件、清洗和涂覆。由于PCB的产量巨大，PCB的清洗要在短时间内完成。

很多厂家都用AK-225AES清除PCB上的助焊剂。多数厂家用的助焊剂和焊膏都是为AK-225AES设计的，因此可以缩短清洗时间，提高清洗效率。表9-10中列出了为AK-225AES设计的助焊剂和焊膏。

表9-10与AK-225AES相适的助焊剂和焊膏

图片P561-562页

图9-6是一个客户使用的三槽清洗设备和AK-225AES清洗剂。清洗程序为：把PCB浸入45〜50°C的热溶剂中，然后用冷溶剂漂洗，再在溶剂蒸汽中干燥。每步处理时间为15s，整个程序lmin内结束。

图9-6三槽清洗设备的原理示意图

图片P562页

图9-7中使用AK-225AES的立式两槽清洗设备。PCB先在45〜50°C的热溶剂中清洗，然后喷洒冷溶剂漂洗，最后在溶剂蒸汽中干燥。每步处理时间为10s，整个程序1min内结束。

图9-7立式两槽清洗设备的原理示意图

图片P562页

上述用户以前用CFC-113清洗的板子，现在并不是都进行清洗。他们评估了清洗PCB的必要性后，决定只在主要应用中清洗PCBo他们还把AK-225AES用于回收和/或再利用设备，减少溶剂的消费和排放。

⑥特殊清洗和其他应用

AK-225作为CFC-113或其他溶剂的替代物，最近也用于特殊清洗和非清洗的应用。还出现了一种过去用CFC-113时从来没有见过的应用。

特殊清洗包括：曾经用CFC-113的制冷循环清洗，宇航用的液氧清洗和曾经用四氯化碳的铁制造业清洗。

AK-225还用作硅酮的载体溶剂。硅酮是涂在注射针头上的涂层，也是在硬盘上的润滑剂。另外，AK-225还作为溶剂用于化学反应。

日本每年要用几千吨的CFC-113进行服装干洗。过去几年中，一定量的CFC-113已用AK-225取代。已有几家公司开始制造使用AK-225的新型干洗设备，并已上市出售。日本还有了AK-225的肥皂。

（3）正丙基溴（nPB）

正丙基溴（也称做1-溴丙烷，nPB），是带有甜味的液态物质。主要作溶剂使用，也可以作为其他物质的生产原料。纯的nPB因为其具有反应活性，不稳定，因而必须和稳定剂、抑制剂、溶媒混合来生产所需要的溶剂。大多数商用混合溶剂含有85%〜95%的nPB。nPB的溶解能力是传统氯碳溶剂的4倍，所以其消耗量大大降低，从而减少了废弃物的数量，也因此削减了成本。该溶剂与三氯乙烯（87°C）、TCA（74°C）相比，具有更低的沸点（69.5°C），因此降低了能耗。

nPB主要用于溶剂、粘合剂、蒸汽脱脂、精密清洗和电子清洗等，作为三氯乙烷（TCA）、二氯甲烷、HCFC-141b的直接替代品。1998年nPB的消费量在欧洲大约是1000t，日本大约是600t，美国大约是600〜1000t。目前全球总体消费量约2000~5000t/a，并且呈增长趋势。我国清洗行业1999年的TCA的消费量6225t，即使部分用nPB替代，其消费量也将迅速增长。

在没有任何限制的条件下，估计在未来的5年之内，nPB清洗剂的全球使用量将到达60000t/a，相当于目前全球范围内漠产量的5%，尽管其臭氧消耗潜值（ODP）还没有确定，其毒性和对人类的健康影响也还没有确定的评价，但nPB市场呈强劲的增长趋势。

有两个重要的因素决定了nPB使用量的大量增加：①nPB对平流层臭氧的破坏能力虽不是零，但却很小，在几个主要用途上它可以有效地替代消耗臭氧物质（比如HCFC）。②一些国家将二氯甲烷（MC）在工作场所的暴露标准定为25ppm，一些企业宁愿改用nPB而不愿安装通风设备降低二氯甲烷的暴露浓度。

nPB及其混合溶剂有着广泛的用途，其应用范围包括了大多数传统氯碳溶剂使用的领域，如：蒸汽脱脂，金属及塑料部件的冷清洗，喷淋清洗，去焊剂，精密仪器清洗，光学仪器清洗，气雾剂及其他喷洒淋洗的现场清洗，石油及油脂的载体，阻燃剂载体，油墨、衣料及黏合剂的挥发溶剂，橡胶产品的加工助剂，药品原料及其他用途，作为碳氢溶剂降低可燃性的稀释剂。很多制造商将nPB作为配料用于喷雾器、液化石油气或者二氧化碳推进剂中。其广泛应用于诸如电器的野外维修（清洗）、电子仪器和机械制造设备、信息技术设备的维护、触点润滑、石油气储罐的清洗等。

nPB的溶解能力是传统氯碳溶剂的4倍，所以其消耗量大大降低，从而减少了废弃物的数量，也因此削减了成本。该溶剂与三氯乙烯（87°C）、TCA（74°C）相比，具有更低的沸点（69.5°C），因此降低了能耗。

nPB的ODP值具有很大的不确定性，随季节不同，地区不同有很大的变化。当前报道的值一般是0.026，相当于HCFC-225的ODP值。GWP值为0.0001，大气中寿命为11天。

目前还没有正式公布人体在nPB生产和使用时的暴露标准。然而，即使只考虑工人的暴露，和只考虑来自替代二氯甲烷（MC）的用途所产生的暴露，若对nPB暴露不加以限制，它所产生的暴露人数就可能超过其他物质造成的暴露人数。根据美国职业安全健康署（OSHA）的估计，在美国仅由于金属清洗和粘合剂应用造成的暴露于二氯甲烷（MC）的工人人数就达10万人，而nPB造成的暴露人数将远远超过这一数字。工业卫生调查数据表明，使用nPB所造成的暴露人数将有很大的数量和很广泛的行业范围。

异丙基溴（2-PB）是nPB生产中不可避免的副产品。OSHA分析了过去几年的nPB产品，均在其中发现了2-PB，含量从0.1%到0.2%之间。而且2-PB具有更大的毒性。

美国职业安全健康署（OSHA）分析了过去5年在3种不同设备条件下30个正丙基漠暴露的个体案例（平均在nBP中暴露2〜4h）。对nPB的暴露值多在40〜80ppm，最低为0.05ppm，最高135ppm；2-PB的浓度在nPB中一般为0.1%〜0.2%，暴露浓度从检测限值到0.28ppm（相当于nPB暴露浓度82ppm的0.3%）。1998年11月，在美国北卡罗莱纳的一个飞机坐垫制造厂进行了nPB暴露评价，这个厂使用含nPB的粘合剂。69个个体样本被采集，平均nPB暴露浓度是170ppm，个人暴露浓度在60~380ppm之间。在11个区域釆集的样本被采集，其nPB浓度在107〜161ppm之间。

因此，无论现有的动物试验结果是否支持NOAEL（NoObservedAdverseEffectLevel，未发现不利影响水平）值为400ppm或200ppm这一结果，十分清楚的事实是，、由于缺乏限制标准，许多工人暴露于nPB的浓度为啮齿动物NOAEL值的1/5甚至更高。如果将传统的百倍"安全因子”应用于NOAEL（即其为人类毒性阈值的100倍，或动物LED”剂量的1%），则当前的暴露浓度超过这个水平至少10倍甚至200倍。

综上所述，若以严重的致命性作为标准，nPB没有很大的毒性。但通过对老鼠持续暴露于nPB的实验发现，nPB已经表现出了生殖性和神经性毒理效应。因此，出于nPB对动物生殖系统的毒理效应和神经性毒害方面的考虑，在工作场所使用nPB时应该非常谨慎。

nPB作为ODS清洗剂的替代品活跃于市场，其溶解能力类似于三氯乙烷，但却有着极低的ODP值，特别在价格上有着较大的优势。nPB可以直接替代TCA和HCFC-141b，用于各种清洗工序，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。但考虑到其环境效应，特别是毒性效应，在推广使用nPB时应建立严格的暴露标准以保障工人的健康。这类清洗剂的使用已获得美国EPA的批准，在电子工业、航空工业和汽车制造工业已经广泛应用。

4.免清洗技术

（1）免清洗技术概论

在清洗替代技术中，水洗和半水洗的设备投资大，占地面积大，电能消耗大（50〜100kW），耗水多，而且还要进行水处理和废水处理。如果废水不经处理直接排放，将造成新的污染。而非ODS有机溶剂清洗，其溶剂本身成本高，存在挥发性有机物（VOC）的污染和工作操作安全等问题，而且HCFC也只是一种过渡性替代物。而免清洗技术因为具有简化工艺流程，降低生产成本（节省了水洗设备和清洗溶剂，而且减少了助焊剂的用量），节省生产工时，缩短生产周期，对环境无污染等优点，受到各国的普遍重视。

免清洗技术在国内外电子产品中已经得到用户的信赖，是公认的当今替代ODS清洗的有效途径和今后发展的方向，并将会得到更加广泛的应用。

免清洗技术是一个新概念、新技术，其不同于不清洗。免清洗工艺相对于传统的清洗工艺而言，是建立在保证原有产品质量要求的基础上简化工艺流程的一种先进技术，而绝不是简单地取消原来的清洗工艺。免清洗技术应用新材料和新工艺来达到以往焊后需要清洗才能达到的质量要求，而不清洗只是适用于某些低档消费类电子产品，虽然省去了清洗工序，却相对降低了产品的质量。

免清洗技术包括免清洗波峰焊技术和免清洗回流焊技术。前者由传统波峰焊接发展而成，通过对原有的波峰焊设备进行技术改造或更新波峰焊机，采用免清洗助焊剂和控制工艺参数，以达到免清洗效果，主要解决通孔插装元器件和混装联技术中固化表面元器件的波峰焊接。后者是SMT装配中的重要工艺环节，通过采用免清洗焊膏和工艺控制来达到免清洗效果，主要解决表面贴装元器件的回流焊接。

免清洗工艺的实现不仅依赖于免清洗助焊剂（焊膏），还依赖于焊接设备、元器件、PCB板、工艺流程和工艺参数、工艺环境、工艺管理等诸多因素。免清洗焊接技术是将材料、设备、工艺环境和人力因素结合在一起的综合性技术，是一个系统工程，其核心内容有：选择合适的免清洗助焊剂（焊膏）；选择恰当的涂敷工艺及其焊接设备；选择合适的工艺参数；配以适当的工艺准备和工艺管理；选用免清洗焊锡丝与之配套。

免清洗技术是在电子产品行业可以广泛应用的一种替代技术。其所具有的优点是对原来的焊接设备稍作改造即可使用，降低了设备上的投资，又可避免对环境的污染，是一项经济有效的实用技术。

（2）免清洗技术的应用

在焊接过程中，电子印刷线路板的表面会存在残留污垢。这些污垢是在焊剂的使用过程中产生的。传统工艺使用的焊剂分松香焊剂和水溶性焊剂两类，其中松香焊剂用得较多。松香焊剂的主要成分包括溶剂（醇类），活性物质（松香酸，有机胺类，有机胺盐酸盐等），树脂成分（松脂）和表面活性剂。溶剂的作用是促使焊剂流动，活性物质的作用是去除金属表面的氧化物、提高焊接牢度，树脂有使焊剂保持良好流动性和防止金属表面被再氧化的作用，表面活性剂则发挥清洗的功能。

正因为松香在焊剂中发挥着重要作用，因此被广泛采用。但它在焊接过程中受热后会氧化分解，形成变性物质的残渣。这些残渣是导致线路板绝缘性变差和接触不良的原因，同时也是电子线路腐蚀和接线点松动的原因，因此有必要清除。由于残渣中极性大的离子成分是造成电子线路板绝缘性变差和腐蚀的主要因素，因此它们成为主要清除对象。检验清洗效果也是根据表面绝缘性能和离子性物质残余量来确定的。

传统的清洗方法是使用三氟三氯乙烷等ODS溶剂，在它被禁用后，需改用替代溶剂，或改变使用的焊剂和焊接工艺。免清洗技术就是其中的一种替代工艺技术。

免清洗技术是针对原先采用的传统清洗工艺而言的。在整个电子器件的装配、制造过程中，主要体现在免清洗焊膏和免清洗助焊剂的实际应用中；同时还包括手工焊接及返修等工艺过程中，特殊焊料及助焊剂的实际使用、元件及印刷电路板洁净度的控制、人为参与整个工艺过程时的洁净控制、厂房环境、测试手段等诸多因素。

长期以来，关于免清洗技术是否真的可以完全替代传统清洗工艺一直存在很大的争论。直到目前，不同的公司还交替使用着4种形式的清洗工艺：（1）延续使用传统的溶剂清洗；（2）半水基清洗；（3）水基清洗；（4）免清洗。目前使用的替代溶剂清洗工艺中常用的清洗剂为HCFC（含氢氟氯化碳）、HFC（含氢氟烷烃）、HFE（氟醚）及含氢漠烷坯等。使用水、表面活性剂或有机溶剂组成的水基清洗剂和半水基清洗剂的清洗工艺，虽然可以替代使用CFC-113等溶剂的清洗工艺，但会造成一定的水污染，污水排放也要受到限制，因此不必进行清洗的免清洗工艺无疑是最理想的选择。但由于不同的电子产品对清洁度的要求不同以及对免清洗技术存在的疑问，免清洗工艺至今并没有完全取代半水基清洗和水基清洗工艺。如一家在华的日本公司，1996年以前一直使用CFC-113溶剂清洗，虽然现在早就改用水基清洗工艺，但一直没有使用免清洗工艺，具体原因是其对免清洗技术尚存疑虑。

①免清洗焊膏

免清洗焊膏是由可焊性能好的金属合金粉末、糊状助焊剂均匀混合而成的膏状物质。如果从是否含有松香的角度来区分，免清洗焊膏可分为松香基焊膏和非松香基焊膏两类。表9-11是免清洗焊膏中的主要成分。

另外，有时还加入抗氧化剂，使合金焊粉在空气中不易被氧化。传统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体含量约为3.5%〜5%，在印刷特性上可以与传统松香基焊膏相当，也不需要在充满氮气的惰性环境中用回流焊来保证焊接。

表9-11免清洗焊膏中的主要成分

表格P566页

由于对免清洗焊膏的理解不同，目前欧洲的一些公司基本上认可：松香基免清洗焊膏在绝大多数场合下可以达到免清洗的要求，但美国及日本的一些公司出于对其焊后黄色表面残留物的担心，还是建议进行清洗。因此有些焊膏制造商正在试图通过降低焊膏中固体含量的比例，以达到用户对外观的要求。目前市场上出售的低残留物的松香基免清洗焊膏中的固体含量甚至可低于2%，由于含固量低的焊膏在焊接过程中残留的固形物很少，因此可以达到免清洗的效果。

非松香基免清洗焊膏使用合成树脂作为助焊剂的主要成分，根据固体含量分为低残渣免清洗焊膏、超低残渣免清洗焊膏两类。低残渣焊膏成分中的固体含量约为2.8%~3.4%，超低残渣焊膏的固体含量在2.8%以下。使用人造树脂的免清洗焊膏中由于不存在卤化物成分，因而不会对电子线路造成腐蚀，因此绝大多数用户认为这种类型的焊膏是可以满足免清洗要求的，而这也恰是松香基焊膏的缺点。但它的粘度及保存期要比传统松香基焊膏及松香基的免清洗焊膏短。随着焊膏制造技术的不断改进，这种差别已经变得越来越小。

随着表面贴装技术（SMT）的进步，不断更新的表面贴装设备也为免清洗焊膏的实际应用提供了更好的技术保障。目前绝大部分印刷机均可以使用钢制漏板及45°或60°的钢制刮刀，脱膜方式也从以前的等速方式改成加速度、变加速度为更合理的方式；刮刀压力的控制上也出现了悬浮式、平衡式等多种方式。绝大多数回流焊炉均为全热风加热方式，有些可以使用氮气或惰性气体，有些采用了热风加红外线的加热方式。因此目前的免清洗焊膏在实际印刷及回流焊接时已经与传统的焊膏没有太大区别，在印刷参数及回流焊曲线的设置方面，多数情况下依据一般的工艺标准基本上都无问题，图9-8是我所某产品的实测回流温度曲线：

图9-8某产品的实测回流温度曲线

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由于表面贴装电路板复杂程度的不同对工艺参数的要求也有很大区别，如含细脚间距元器件的电路板印刷速度要相对慢一些，并采用慢脱膜方式；而对于含BGA（球形触点阵列）封装的元器件的电路板而言，在回流焊中最好釆用底板也加热的方式，在回流区的温度要稍高一些、时间要稍长一些，因此在使用免清洗焊膏时还要根据具体的产品调整一下工艺参数。需要特别指出的是，对于一些含细引脚间距（0.4mm以下）元器件的产品，印刷电路板最好采用裸铜工艺或镀金工艺。如果条件允许，采用氮气或惰性气体回流焊更有助于提高焊接质量。对于陶瓷、铝基材的电路板，要根据基板的实际情况使用含银等相对特殊类型的免清洗焊膏。

②免清洗助焊剂

虽然表面贴装元器件（SMD）的使用越来越普及，但在很多领域，SMD还不能完全取代传统的通孔插装元器件。目前SMD与通孔插装元器件的混装工艺的应用最广泛。因此对于自动完成通孔插装元器件焊接的设备一波峰焊来说，如何使用合适的免清洗助焊剂来达到免清洗的要求，同样是免清洗技术应用的重要领域。

波峰焊用免清洗助焊剂在很大程度上与免清洗焊膏中的助焊剂成分类似，只是由于免洗焊锡膏中的金属颗粒须用抗垂流剂来帮助合金粉末在焊膏中呈现悬浮状态、避免沉降现象，因此免清洗焊膏中助焊剂的固体含量要比波峰焊用的免清洗助焊剂中的含量高。波峰焊用免清洗助焊剂的主要成分见表9-12。

表9-12波峰焊用免清洗助焊剂的主要成分

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随着波峰焊用免清洗助焊剂技术的发展，其固体含量已由早期第一代产品的30%〜40%下降至第二代的15%〜20%，再发展到目前的2%〜5%，甚至低于2%。相对焊膏而言，波峰焊用的免清洗助焊剂要达到免洗的程度更容易些。因此目前市场上的免清洗助焊剂种类繁多。虽然有些厂家推出的免清洗助焊剂号称低残渣、无卤化物、不含松脂，但在实际焊接，尤其是在单面板的波峰焊接中，能在焊接质量与极低残留物、表面绝缘电阻等免洗指标的平衡上做得很好的产品并不多见。

对于一些特殊场合，在氮气或惰性气体保护下进行波峰焊接，也有利于达到免清洗的效果，这主要是因为在氮气或惰性气体环境里可避免焊接时发生再氧化，因此可以大大减少助焊剂的用量，从而达到免清洗的目的。

一般情况下，对波峰焊而言，采用喷雾的助焊剂喷涂方式要比釆用发泡的涂覆方式好；采用全热风的预热方式要比采用石英晶体加热方式的效果好。从工艺参数的角度而言，采用表9-13的参数范围取得的效果相对更好一些。

③返修及手工焊接

在免清洗工艺中，手工焊接和坏板返修也是非常重要的环节。对于手工焊接工序来说，首要的是必须使用免清洗焊锡丝，在整个手焊过程中要尽量避免使用助焊剂，对于一些特殊的场合必须使用助焊剂时，可使用波峰焊用免清洗助焊剂，并且要控制用量。对于陶瓷、铝基材等需要底板加热的电路板，还要注意焊接时间、焊接温度及底板预热平台的整洁，并根据电路板焊盘表面层决定使用焊锡丝的成分，如含银、含铜等特殊的免清洗焊锡丝。

表9-13推荐波峰焊工艺参数

表格P568页

对于有热风吸嘴式维修工作站的工厂来说，在有缺陷元器件拆卸及重新焊接时，只要使用了免清洗焊膏，基本上不会有太大问题。需要指出的是，在返修及手工焊接过程中，操作人员必须戴干净的手套，工作台面必须保持整洁，以免将手中的汗液等其他杂质污染到电路板上。

④测试

在免清洗工艺中，使用探针式测试平台时，无论是针床式还是飞针式，助焊剂残留物会被探针扎透，而变成细小粉末或碎块，有些甚至会粘在探针头上，越来越多的堆积会导致电气接触失效；在有些时候，如果选用了不适当的焊膏或助焊剂，探针根本就无法穿透助焊剂残留物，从而无法做到电气连接，这种情况多见于高固体含量的松香基免清洗焊膏及助焊剂。因此在免清洗工艺中必须考虑到电路板测试对焊料、助焊剂、工艺参数等的影响，同时也要根据实际情况选择特殊形状的探针。最后要强调的是，探针必须要定期清洗，一般情况下2~3周洗一次。

⑤其他方面的考虑

要应用免清洗技术，在解决了如上所述关键问题的前提下，还要认识到：免清洗技术是一项系统工程，它贯穿工厂的整个采购、配套、生产、检验、包装等诸多环节，因此以下的因素也是必须要考虑到的：

a.厂房工作环境，包括温度、湿度、洁净度等；

b.元器件配套、筛选、装入位料器、焊接、返修等；

c.PCB生产、包装、上下板、焊接、返修等；

d.操作员服装、手套、操作规程等；

e.生产设备、维修设备、检测设备，如设备导轨、夹爪是否整洁，回流焊炉内是否有助焊剂挥发物，波峰焊锡锅是否定期掏净；

f.完善的管理制度、评估制度等；

g.小结。

免清洗技术要求整个生产制程的配套改进，而不仅仅是使用了免清洗的焊膏、助焊剂及焊料就可以了。随着焊接材料及生产设备的发展，免清洗技术发展到今天已经比较成熟了，重点工艺环节如印刷、回流焊、波峰焊接等设备参数的宽容度也比较大了，这也给免清洗技术的应用提供了更广阔的空间。相信随着焊接材料及焊接技术的不断发展，免清洗技术将会得到更大的发展。

【清洗行业淘汰ODS替代技术选择】

从1996年开始，发达国家通常釆用的清洗剂己经完成淘汰（表9-14），其中50%〜60%的企业选择了水洗技术，而在精密清洗行业选择替代溶剂的较多。由于大部分替代溶剂的单价远远高于ODS溶剂的价格，因此各国企业和研究机构仍在寻求更加经济和有效的替代品。

表9-44欧洲ODS溶剂生产和销售变化单位：t

表格P570页

清洗行业替代技术选择

1.电子清洗

对电子类产品的清洗来说，免清洗是最经济和最环保的替代技术。如果需要清洗，水溶性的清洗应用最广泛，污水处理也相对简单，大部分情况下成本低于CFC-113；如果用加入皂化剂的水清洗，由于碱性对部分材料有破坏性，水处理要求高，成本也高；而使用碳氢表面活性剂——半水洗技术的设备投资较高，对污水处理的要求也高。

印制线路板清洗替代技术，应与其焊接工艺相匹配。焊接采用水溶性焊剂或焊膏的，用水清洗工艺；焊接釆用松香型焊剂或焊膏的，可选用皂化剂清洗，松香因皂化作用而被清洗掉；也可以选用半水清洗，如用话烯溶剂清洗，菇烯溶解松香后，再用纯水漂洗。皂化剂碱性较强，有些板子不适釆用。水溶性焊剂的腐蚀性较强，对一些线路板、元器件也不适宜。近年对清洗松香焊剂也可采用碳氢类清洗剂，如美国生产的AXAREL32，经添加表面活性剂后可在水中乳化，故叫乳化清洗，原属半水清洗，因所用溶剂浓度低，仅为5%〜10%，90%〜95%是水，原先不溶于水的碳氢类溶剂实际变成了的一种水剂，其既具有溶剂对松香的清洗能力，又具有水的漂洗性和安全性。使用该技术产生的污水可用活性炭等吸附处理，使清洗污水再生反复利用，达到“零”排放。

对于航天、核控制、重要军事装备等要求极高可靠性的线路板、厚膜电路或对水敏感的元器件，清洗替代技术可考虑选用nPB、HFC-4310等清洗技术。

2.精密清洗

精密清洗领域用量最多的替代品是HCFC-225；另外HFEs和HFCs的用途也很广泛，见表9-15，但其较高的GWP值限制了推广力度。水洗和半水洗程序复杂，不宜釆用。另外一种清洗溶剂正漠丙烷（nPB）正在进入该应用领域。

在液晶显示器的清洗过程中，因为各生产企业的产品品种和性能要求不同，生产规模以及具体生产条件的差异等原因，在选择替代技术上也会有所不同。目前基本上存在三种替代方案：（a）水剂清洗技术，选用水溶性的液晶清洗剂，使用浓度5%〜10%，温度40〜60°C，并利用超声振动以加快残留液晶的剥离与分散，再用纯水漂洗和热风干燥；（b）半水清洗技术，选用半水溶剂作为清洗剂，实际上以溶剂为主，添加表面活化剂、水，如乙二醇醚类、N-甲基吡咯烷酮（NMP）萜烯类、碳氢类等，清洗温度40〜60°C，使用超声波加速液晶的溶解、剥离和分散，清洗后用纯水漂洗2〜3次，最后热风干燥；（c）超声气相清洗技术。

在彩色显像管、电真空零件、无氧铜等行业基本上采用水剂清洗技术，水剂清洗后用纯水漂洗，最后热风干燥。如彩管、框架、荫罩等均釆用此替代技术。也有些企业考虑电真空零件及无氧铜的性能要求，选用有机溶剂和气相清洗工艺作为替代技术。

表9-15精密清洗领域可用的替代品

3.金属清洗

在金属清洗领域目前采用的替代技术主要有溶剂清洗、水洗、水洗加表面活性剂等几种。

利用水基清洗剂超声波清洗可以使金属零件表面无油泥污垢，无锈无蚀，达到技术质量要求。可用于金属清洗的水基清洗剂按配方分单一型、复合型、含助剂复合型、两亲溶剂型、两相复合型、低泡型等。由于工业污物多样，金属清洗几乎不用单一型；两相复合型尽管去污能力强，但因其中一相仍为有机溶剂，存在毒性大、污染环境等缺点；低泡型清洗剂中，单纯聚醍型清洗剂清洗能力不足，加消泡剂的往往寿命短；两亲溶剂型清洗剂在水和油中都有溶解作用，具有广泛的发展前途，但目前表面活性剂的组分没有突破，只是在复合型和含助剂复合型基础上添加多种助剂和溶剂，无更新产品；含助剂复合型由于加入无机助剂使表面活性剂量相对减少，使寿命降低，一般只用于修理行业；复合型是金属清洗剂中最具发展潜力的品种，它主要是由表面活性剂复合产生协同效应，改善了性能，能满足除油去污、防锈防腐、稳定无毒的要求。

用水基清洗剂清洗过的零件，还必须脱除零件表面的残留物及水膜，以防止二次污染。常用漂洗去除表面残留的清洗液，一般水温不高于60°C；漂洗完的零件表面仍有一层水膜，须脱水烘干处理，温度控制在60〜70°C为宜，温度太高易产生水印，温度太低水膜不能完全消失。常用的方法有热风吹干、远红外干燥、甩干或用吸水剂等。热风吹干易形成水印，烘干易留褐斑，吸水剂仍有残留水迹且寿命短而不经济。最新工艺采用远红外脱水再烘干以达到脱水效果，能彻底有效而又经济地清除污垢。

4.其他清洗领域

全氯乙烯和碳氢溶剂是干洗的首选替代品，而对于氧气系统来说，通常采用水洗、HFE-7100，HCFC-225、HFC-4310mee和HCFC-141b等替代清洗技术。

【导入替代清洗技术设备的基本程序】

在淘汰以CFC-113.1丄1-三氯乙烷和四氯化碳等ODS清洗剂的工作中，替代清洗技术设备的导入应该遵从一个恰当的基本程序（顺序）。按照这个程序开展替代改造工作，可以做到时间短、成本低、减少失误或避免失败。这对于技术开发能力薄弱和风险承受能力较差的中小企业来说，尤其应该引起重视。

之所以提出这样一个基本导入程序，首先是因为在众多工业企业的产品制造过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够非常有效地清洗几乎是任何产品零部件而已被广泛采用，但目前还没有哪一种替代品替代技术可以像CFC-113和1，1，1-三氯乙烷那样具有多种清洗应用的适用性。因此，替代工作必须针对各种不同的具体清洗应用场合，分别确定各自适用的非ODS替代清洗技术。

如何从众多非ODS替代清洗技术中确定哪一种最适合某一特定清洗应用场合，就需要先有一个试验评价的确认过程：其次是因为当前开展的淘汰ODS清洗工作，主要是指对原有的ODS清洗应用场合的替代改造。处于原有清洗应用场合的限制约束之下，大多数情况是必须从特定的原有清洗应用场合的一切要求和现实条件出发，量体裁衣式地考虑替代技术和设备，要求设备导入方和设备制造方有更密切的沟通和配合，这一点与新建设的应用场合是不一样的。

总之，在淘汰ODS清洗技术工作中，替代清洗技术与设备的导入遵从一个恰当的基本程序是十分必要的。这个基本程序如下：

（以下第（1）〜（5）项是由设备导入方明确提出的作为确定替代清洗技术的依据的数据和资料）

（1）明确被洗净物

替代清洗技术设备的导入，首先要从对被洗净物的调查了解开始。这些调査主要包括：

a.被洗净物的种类及其名称形状、大小、材质，必要时应附图或样品。

b.待去除污物的组分、附着量、附着程度的介绍。

c.被洗净物的日清洗产量（日处理量）、批量管理和一次清洗处理量等情况。

d.被洗净物对清洗工艺规范的特殊要求和对作业方式的特殊要求，如果有的话，应加以说明。

e.被洗净物清洗前、后工序的必要说明。

被洗净物是多种多样的，用CFC-113或1丄1-三氯乙烷清洗时，受被洗净物材质、形状、大小和污物的不同的影响不是很大，但是替代清洗方法却一般都受到这些区别的很大影响。至于被洗净物的日产量和一次处理量大小、对清洗工艺规范和清洗作业方式的特殊要求，以及清洗前后工序的情况等，也都是确定替代清洗技术设备时的必要依据，所以，在替代清洗的研究阶段，首先对全部被洗净物进行充分的调查，是非常重要的一个环节。

（2）确定清洗质量要求标准

对清洗质量的要求，要以替代前用以往的清洗方法所达到的质量水平为标准。如果以往的清洗质量水准不十分明确，则应首先制备合格与不合格品的限度样品，并根据清洗前后工序的关系明确清洗质量。

不可否认，不同的被洗净物，对洁净度的要求是有区别的，有的要求很高，需要精密清洗方能达到，有的要求不十分高，一般清洗甚至粗洗即可达到。另外，要求一个被洗净物的全部表面处处都清洗得一样洁净也是困难的，特别是对一个形状复杂、尺寸较大的被洗净物来说，更是如此。还应该注意到，同一筐清洗数量很多的被洗净物，要求每一个被洗净物都清洗得一样洁净也是不大可能的。所以，这里提出以替代前原ODS清洗方法所能达到的质量水平为标准是合理的。

如果被洗净物批量大、数量多，生产中不是逐个检验，而是抽样检验，则确定清洗质量要求标准也包括抽样规则和AQL水平的确定。

清洗质量应尽可能定量表示，其评价方法很多，可根据被洗净物的具体情况确定使用那些恰当的评价方法，这些方法有：用放大镜或显微镜观察污染状况的目视判断法；用胶带或白布擦拭进行判定的表面擦拭法；用胶带等判断密封程度的密封测试法；清洗后的工件用水与异丙醇的混合液（水25异丙醇75v/v）萃取，使用欧姆计测电阻的电阻测定法；清洗后的工件用热纯水洗出离子残渣，使用离子色谱分析装置进行测定的残留离子量测定法；清洗后的工件用挥发性溶剂萃取污渍，使溶剂蒸发，测定出残留油分质量的残留油分测定法；在清洗后的工件表面滴上水滴，测定其表面的接触角，以接触角的大小表示清洁度的接触角法；用扫描电镜、光电电子谱、俄歇电子能谱等表面显微分析方法对工件表面进行分析的方法，以及对比较大的污染异物测定其数量或重量的异物数量质量测定法等等。其中目视判断法虽然不能进行定量评价，但可以综合地判断污染情况。

另外，上述有些定量评价法，由于测定部位的不同也会出现数据偏差，使用中应予注意。总之，明确被洗净物的清洗质量要求标准，对确定最佳的替代清洗技术方案，导入最理想的替代清洗技术设备，无疑是极其必要的。

（3）预算及场地

确定设备预算、安装场地以及企业现有可供利用的资源条件，接下来的一个程序是确定设备预算和具体安装场地空间大小、设备搬入路线允许的尺寸大小以及企业现有可供利用的资源条件（如纯水制备、污水处理等），这些情况对下面决定替代清洗技术方案也是至关重要的。如果此时忽略这些研究，以后难免会发生超出预算或安装方面的问题，以致必须再次研究修改或中断设备导入。

（4）确定设备功能

明确对设备各项功能和主要构成、投入使用后的运行成本。日常维护项是由设备制造方在设备导入方配合下确定替代清洗技术方案以及完成设备制造的一些程序。

（5）确定一次清洗处理量

从设备预算和安装场地可以大致确定清洗系统的框架和清洗槽的尺寸。清洗槽的尺寸大体上决定了设备一次清洗的处理量能力，这个能力应与被洗净物的日清洗产量或批量大小相适应。一次清洗处理量设计过大，由于被洗净物重叠堆积可能会产生清洗不良的情况，需要延长清洗时间。一般一次处理量设定少一些清洗效果会好一些。一次处理量应与清洗方式和清洗液的洗净能力形成最优组合，以最大限度地发挥设备能力。

（6）清洗、干燥方式的决定

要根据洗净物的具体情况，研究决定合适的清洗干燥方式。

清洗干燥方式有许多种类，例如，液相清洗有浸渍式、喷流式（液相中喷射）、超声波式、减压式、摇动或转筒式等及其组合方式；气相清洗有喷气式、喷淋式、喷雾式等干燥方式则有热风干燥、减压干燥（真空干燥）、排气干燥、旋转干燥（离心甩干）、汽化干燥、吸引干燥、蒸汽干燥等。每种方式与清洗液之间都有适合不适合两种情况，例如超声波清洗和喷流清洗适合于大部分清洗液，而喷气清洗和喷淋清洗等气相清洗时，如果清洗槽不是密封型构造，则绝对不适合于可燃性的有机绘类和醇类清洗液。清洗、干燥方式的选定是非常重要的，当选定错误时，会直接影响到清洗质量。因此，选定过程中用户方与设备制造方应密切合作，避免选定失误。

（7）确定清洗液

选定清洗液时，应着重考虑清洗液与被洗净物的大小、形状、材质以及去除污物的成分、附着量、附着程度等的适合性、清洗液与清洗干燥方式的适应性，还必须考虑到清洗液所要求的特殊防范措施和附属设备。例如可燃性清洗液的防火防爆对策，水类、半水类清洗液的废水处理设备等。清洗液的选定，不仅对清洗质量至关重要，也对包括清洗设备、附属设备和运行成本在内的综合成本有较大影响，应予以足够重视。一般清洗设备制造方都保存有若干种清洗液的评价数据，对清洗液的选定很有参考价值。

（8）清洗实验和效果评价的实施

为了在短时间内对选定的清洗干燥方式和清洗液做出准确的清洗评价，应以所确定的目标处理量对被洗净物进行清洗实验，评价清洗效果是否达到了预期的质量标准。这里强调用目标处理量和实际被洗净物进行实验评价，是因为如果用少量样品和模拟污渍试样进行清洗实验和评价，往往会与实际情况有很大岀入，其评价结论不能代表实际被洗净物在实际处理量下的清洗质量结果。

如果清洗实验评价结果不理想，没有达到预期的清洗质量标准，则应重新返回到第5步，重新确定处理量、清洗干燥方式和清洗液，并再次进行清洗实验和效果评价，直到达到预期的清洗效果为止。

（9）确定清洗工艺流程程序

根据清洗评价结果，如果合格，即可以决定清洗、漂洗、干燥的每一步骤的方式及与清洗液的组合，从而确定了基本的清洗流程程序。清洗程序的最终确定，应能确保所规定的清洗质量和清洗处理量两个目标的实现。留有余地是明智的，所以有时有必要重新评价清洗干燥方式，或者增加清洗、漂洗、干燥各步骤槽数以改进清洗质量，或者实现清洗过程自动化加快节拍以提高生产效率。

（10）替代清洗技术设备的设计与制造

程序（1）〜（9）经确认无误，设备制造方即可以确定的清洗干燥流程程序和用户方提出的其他要求和条件为依据，进行替代清洗技术设备的设计与制造。

设备制造完成以后，在出厂装运之前，设备制造方应邀请用户方技术人员参与在设备制造方以实际被洗净物和目标处理量进行的运行实验，对设备性能、运行状况以及清

洗作业状况，进行检验，并再次评价、确认清洗质量和生产能力，以便及早发现问题，把问题解决在装运发货之前。

（以下第（11）〜（13）项为设备装运、安装、调试、试运转和验收）

（11）设备装运

（12）设备的安装、调试、试运转

设备运抵用户方后，由设备制造方技术人员完成或指导完成设备的安装、调试和试运转工作，并对用户方操作人员进行培训。

如果用户方的安装场地为原ODS清洗设备的安装场地，需要把原有ODS清洗设备搬出，方可搬入安装新设备的话，用户方应特别重视设备制造方在装运之前的运行实验，必须亲临实验现场参加实验，并对实验结果加以确认。如果设备运抵用户方后，用户方仍存疑虑，并且确有可能会对用户方生产造成重大影响的情况下，则用户方只有安排空闲场地临时安装，再次进行运行实验，通过以后再行正式上位安装调试和试运转。

（13）设备验收

设备验收按合同规定和设备规格书以及设备制造方原已接受的用户方提出的各项要求进行。

设备验收以后，原来的ODS清洗设备已被废弃，停止了ODS清洗剂的消耗，新导入的替代清洗技术设备运行正常，满足了用户方对清洗质量和清洗生产能力的要求，并且没有带来新的环境问题和卫生、安全问题，则替代清洗技术设备的导入工作即告完成。

当然，作为我国政府履行对国际社会保护臭氧层的承诺的一个淘汰ODS清洗项目，用户方还要按照国家环保总局、信息产业部和清洗特别工作组的要求，完成各项相关准备工作，提交项目完成报告，接受国家环保总局组织的对项目的国家验收。

【淘汰案例】

1.中小企业水系清洗技术的替代案例

在中国，CFC-113，1，1，1-三氯乙烷（TCA）已逐步限产，其中CFC-113清洗剂将于2006年禁止生产和使用；TCA将于2010年禁止生产和使用。在洗净领域，中小企业替代清洗剂、替代清洗设备的转换进展迟缓。通过对中小企业洗净技术进行分析评价，对清洗工序的替代技术成功案例总结，得到以下经验。

清洗工序广泛嵌存于工业各个领域，如汽车零部件制造，精密五金零件制造，热处理、电镀、涂装前处理，电机、电子零部件制造，印刷线路板制造，光电零部件制造，精密仪器制造等等，下面将分光学零件和汽车制动器替代清洗案例进行说明。

在电子、光学或机械产品的生产过程中，作为表面处理、涂装、粘着、蒸镀等工序的前处理，清洗的目的则是为了提高产品性能和生产性，本部分主要针对废止氟里昂及超声水系清洗技术替代案例进行探讨。

（1）光学镜片清洗设备的替代

在A公司，光学镜片需复合镀膜，要求表面清洁度很高。以前采用的清洗剂是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剂的需要，评价各种替代清洗剂的结果，采用纯水清洗剂与醇类（IPA）清洗、干燥效果最好。

①玻璃污染

玻璃清洗的对象是污染物质，一般分为附着于玻璃表面的灰尘、指纹等油污及氛围中的油雾和有机玻璃表面产生的变质两类。清洗的目的或必要的清洁度，视污染对象的不同而有很大差异。

在精密清洗中，玻璃材料本身的溶出离子，与夹持工具接触而附着的金属污染物，以及工艺用水、药品或空气内的微粒及细菌，均是需要处理的问题。

1）污物种类

在洁净室等清洁空间中制取由玻璃为材料的产品（如透镜、光屏及各种蒸镀基板等）的场合，洗净度对产品的特性与产率有很大的影响。

精密清洗对象的主要污染物如下：

a.附着于被清洗物件的污物（在前工序与贮存中附着的污物或灰尘等）

b.环境污染

*人体污染（指纹、头皮、毛发及化妆品等）。

*衣着、纸制品、薄纱、掉落的纤维毛。

*换气装置性能欠佳或维护不良造成作业空间污染。

c.生产装置及夹持工具的污染

*机器设备、夹持工具或反应管中磨耗部产生的金属粉末，玻璃及橡胶等的磨耗粉末。

*油污、溶剂蒸气等。

④处理流体内的污染物

*气体中的微粒，管道与阀门产生的尘土。

*处理药品所含微粒与微生物。

2）污物附着形态

污物的附着形态，除了玻璃的种类外，由于玻璃的来源与保存环境不同而有很大差异，一般有如下理化作用：

*范德华力；

*静电吸引；

*氢键方式的结合。

视污物种类的不同，上述附着机理中可能有若干项复杂地结合在一起的情况。况且，污物之间的相互作用也是不容忽视的。总之，污物附着形态多种多样，十分复杂。

②玻璃的清洗

玻璃的清洗大致分为湿洗和干洗两种。一般以湿洗法为主，干洗法为辅或用于特殊目的。

图9-9为对应不同的污物，各种清洗方法的除污机理。

1）湿洗法

湿式清洗是使用清洗液接触附着污物的玻璃而除污的方法，广泛用于玻璃清洗。主要通过A.溶解；B.可溶化；C.乳化；D.分散；E.分解等单元操作清除污物。

图9-9污物种类与清洗方法

图片P577页

a.除污机理

*溶解：使水溶性盐类和有机物类附着的污物溶解于水。对油污采用可溶解其油脂的有机溶剂使其溶解。

*可溶化：使不溶于水的物质溶解于表面活性剂在水溶液中形成的胶束中，其现象称之为可溶化。其原理是表面活性剂分子在水中，可形成亲水基在外侧，疏水基在内侧面的球形、棒形与层状胶束粒，污物成分被束缚于胶束粒内。

*乳化：油污受到表面活性剂的作用发生乳化，从固体的表面被清除掉。当污物呈液态时，或呈固态（此时在表面活性剂与水共同作用下，形成液晶状态）时，均发生以上作用。

*分散：在污物颗粒、基板表面与清洗液界面间产生双重电位（极性与电荷量），从而使污物的附着形态发生改变。

*清洗剂中所添加的聚磷酸钠等聚磷酸盐，可给予污物颗粒与基材负电荷，从而进一步增强粒子分散效果。

*分解（氧化）：通过化学试剂的氧化分解作用使有机物被分解而清除。很早就采用锯酸混合液清洗实验用的玻璃器皿，其原理就是利用铅从6价还原为3价时产生的活性氧来分解有机物，其氧化力极强。

b.清洗剂

湿式清洗的清洗剂，可单独或配合使用水、酸、碱、溶剂（如异丙醇IPA）等多种化学物质。

*水

水是最重要、最普通的清洗剂冲洗剂。对于清除玻璃上附着的灰尘和水溶性污物，及冲洗酸性或碱性清洗剂残余物，是不可缺少的清洗剂。考虑到玻璃种类的不同，会受到水的侵蚀，故应注意水的接触时间和温度。此外，还应控制离子、非离子物（细菌、真菌与藻类等）及杂质的含量，视应用目的而定。

*b.碱洗剂

在清除表面污物的同时，碱还会严重侵蚀玻璃，并使玻璃面层剥离。故应尽量缩短碱与玻璃的接触时间，防止它的过度侵蚀，以获光滑的洗净表面。

*c.酸洗剂

对玻璃的酸性清洗有两种功能。其一是清除表面附着物质，其二是清除玻璃表面的碱活性离子。玻璃成分的不同，其酸的溶解性各异，应根据玻璃品种选用相应的酸。

*d.醇类

其他添加剂有乙醇、异丙醇（IPA）等醇类，其作用是溶解油污并希望提高干燥性和精细性，也有采用溶纤剂、二甘醇一乙醚等溶剂的。

作为清洗溶剂，其污物溶解力高当然是首要选择条件，但同时还应考虑其稳定性、易燃性和毒性等安全问题与价格等。CFC-113和1，1，1-三氯乙烷（三氯乙烷）化学稳定性高，表面张力与粘度低，对油脂具有选择性溶解，不会侵蚀金属、玻璃、橡胶和塑料，适用作精密仪表和电子元件的清洗剂。但因CFC可破坏臭氧层，CFC-113已停止生产与使用。

D.A.Brandreth关于有机溶剂清洗玻璃的研究结果，汇列于表9-16。污物模式，是采用由14C作为同位素示踪物的硬脂酸，利用朗缪尔一布罗杰特（L-B）法制成附着于玻璃（Coming0211玻璃片）的单分子膜，然后釆用不同溶剂清洗，并在清洗前后进行放射能测定，以求得洗净率。不同类型的溶剂洗净率有很大差异，溶剂的含水率对污物的清除也有很大影响。试验结果还表明对于清除有极性的污物（以硬脂酸为例），最好采用有极性的清洗液。

表9-16各种有机溶剂清除玻璃表面硬脂酸的实验结果

表格P578页

c.湿法清洗中的机械作用

在湿洗法中，为提高清洗效果，可施加机械作用。

*摩擦、打磨；

*流体喷射；

*超声波辐射：一般为20〜80KHz，有时为1MHz的超声波振动，利用其加速和空洞（空化）效应促进除污。

d.清洗方式

对玻璃清洗一般主要采取以下方法。

*浸渍清洗（被清洗物浸于清洗液）；

*b.摇动清洗（被清洗物在清洗液中晃动）；

*c.搅拌清洗（对清洗液循环并搅拌）；

*d.超声波清洗（对清洗液施加20—80KHz超声振动）；

*e.旋转清洗（放入滚筒旋动）；

*f.蒸气清洗（通过蒸气冷凝使污物溶解）；

*g.刷洗（手工刷洗污物）。

应根据被清洗物的大小及形状，并全面考虑污物种类和程度以及清洗目的，从以上清洗方法中选择适当方式并加以组合。比如，可以釆取将被清洗物放入清洗液中浸泡，并对清洗液施加超声振动，还使被清洗物上下晃动的综合方法。

最为常用的清洗法，主要是超声波清洗。

超声波清洗原理是空化与加速度两种作用兼备的结果。所谓空化（空洞）现象，是当超声波辐射液体后，液体内压力以大气压为中心上下变动，当超声波强度达到一定（对水达到0.33W/cm²以上），压力处于下半周期声压为负时，引起液体涌动，产生空洞（气泡）。当声压为正时的瞬间，气泡破灭，液体翻滚产生很大的加速度，碰撞中又形成冲击波，因此，它是借此冲击压力形成的机械破坏作用，使附着于被清洗物的污物脱落，达到清洗目的。

2）干洗法

*加热与火焰处理

*辐射清洗

*等离子体清洗

*紫外线清洗

③玻璃干燥

在玻璃清洗中，除了使用挥发性有机溶剂的蒸气清洗外，干燥工序是其必不可缺的，干燥良好与否是决定清洗质量的重要因素。当以超纯水清洗玻璃时，若仅靠自然干燥其表面会产生水痕。

干燥方法可采用擦拭干燥法、热风循环干燥法、红外线或远红外线照射干燥法、空气或氮气等吹拂干燥法、真空（等离子加热）干燥法、离心分离干燥法、溶剂如IPA置换水干燥法等。

本案例干燥方法采用IPA置换水干燥法，清洗工艺流程见表9-17。

清洗设备采用的是TEA-13168T十三槽超声波清洗机。

表9-17本案例清洗工艺流程

表格P579-580页

（2）汽车制动器零部件清洗的替代

在B公司，须清洗附着在汽车制动泵的粉尘、油污及其他污染物。以前采用的清洗剂是三氯乙烷，根据出口和自身控制氯系溶剂使用的实际需要，现在必须使用替代技术，经评价各种替代清洗剂的结果发现，采用水系清洗剂效果最好。

为满足汽车用户对汽车性能的舒适性、安全性及外观的更高追求，近年来，汽车的许多零部件形成极为复杂的系统，精密度更高了。因而为了提高汽车零件的质量和可靠性，在生产过程的各道工序中都要清洗。过去的清洗作业广泛采用具有安全、速干及对油分溶解性好等特性的氟氯姪、三氯乙烷溶剂，在目前的清污处理中，已不断被其他替代品取代。

①汽车零部件的清洗效用

清洗作业的位置一般在机加工和安装工序之间，其目的是为了防止在机加工等前道工序中产生的污染，对安装等后道工序中的产品质量及安装的可作业性带来不良影响。

尤其是对制动器部件，清洗作业的好坏可直接关系汽车的安全性能，因此，适当的清洗工序及设计是必不可少的。以下详细介绍取代氟氯绘的清洗工艺及其药品。

②制动器部件的清洗目的

制动主缸的部件组装前，应对各部件进行仔细的清洗，特别是对缸体而言，应在机加工（切削加工等）和组装工序之间清洗。必须清除的物质有：a.切削粉末，切屑（10µm以上）；b.工序之间搬运和保存时的粉尘及灰土（10µm以上）；c.加工油（切削油等）。其中的切削粉末、切屑、搬运中的粉尘灰土等，啮入缸体与活塞之间，对液压的形成产生不良影响。切削油可使缸体与活塞的密封橡胶碗发生膨胀，是必须清除的污染物质。

对清洗水平的要求是，根据制动缸体的不同形状，固体物一般最大不得超过40µm，

总量在1mg以下，残留油分不得超过10mg。

③清洗剂的选定

已经开发出各种可取代氟氯姪三氯乙烷的清洗剂，可大致分成水基和非水基两种。对现有的清洗剂汇总分类见图9-10所示。非水基清洗剂存在：a.起火危险性（石油系和醇系）；b.对人体有害（氯系）；c.价格贵（取代氟）等问题，因此多采用水基清洗剂。水基清洗剂对切削油等亲油性污物的溶解和分散力不够，可在水中添加表面活性剂和适当的碱类制成水溶液，从而显著改善其性能。

图9-10替代清洗剂的分类

表格P581页

④清洗方法的研讨

当釆取水溶性清洗方法时，与氟氯坯、三氯乙烷溶剂不同，其对油脂的溶解性和渗透性差，必须给予一定的物理力。当在被清洗物体（缸体）上附着有40µm异物（不锈钢粉末）时，釆用几种方法清洗，由试验结果可知，采用超声波振动后，其清除效率好于使用氟氯炷溶剂，可以使清洗质量达到最好。抛动机构使工件上下振动，从而达到均匀清洗的目的。

⑤清洗设备的研讨

—般来说，清洗工程的清洗液和所用设备在新的时候，其清洗质量良好。一旦洗液老化、设备受到污染后，其清洗质量便恶化。因此，对清洗设备普遍采取改进措施：使清洗液彻底过滤，设置当工件出水时防止再附着的机构，并设置清除清洗槽底切削粉末的喷嘴等，以达到经常净化清洗液的目的。为了保持设备的清洁，应设置清扫口，并考虑洗槽和管道的结构易于清洁。

⑥替代结论

基于以上研究的结论，取代氟氯桂的洗涤生产线通过对除油剂、方法和设备的最佳选择与设计，与过去使用氟氯烃清洗相比，其清洗质量有大幅度提高，切削粉末残留量和油分残留量比过去减少30%〜60%，大大提高了汽车的可靠性能。在成本上，过去每年需使用50t氟氯烃，推行使用替代药品之后，购买除油剂、消耗能源、排水及废液处理的费用大致相抵，而清洗效果却有明显提高。

机加工之后的精细清洗，主要采用水基清洗剂。其理由是；第一，以水为清洗媒介，无毒、不可燃、无味、无臭，是对人体最安全的物质。由工件上洗脱的污物，需要增加排水处理上的负担，但经过长期实践建立的废水处理技术是可靠的。

相比之下，醇、石油系及氯系等非水基清洗剂就有引发火灾、恶化作业环境的缺点，并且还被认为是地球变暖的主要因素。随着有关法规的加强，从企业的角度看毫无发展前途，这是不言而喻的。从这点上说，一旦水清洗作业确立起来，将来是不会有人想要改变的，这就是第二个理由。毫无疑问，水的资源丰富、价廉易得，也是引人注意之点。

水基清洗存在的主要问题是干燥性差和废水处理有困难。已开发的制动部件替代清洗方法，设置有干燥机，本案例采用蒸气源热风干燥法。

⑦本案例清洗工艺

见表9-18

表9-18本案例清洗工艺

表格P582页

⑧本案例设备描述

该清洗机是一个全自动，清洗过程由液晶显示微机控制，8个由不锈钢材质制作的超声波粗洗槽、超声波精洗槽、漂洗槽、切水槽、及热风烘干装置组成的一条连续工作的装置。操作者将装有工件的清洗篮放置在进料输送滚道上，龙门单臂机械手将清洗篮依次送往各工序段，对工件进行一系列清洗烘干后，将清洗好的工件送到出料输送滚道，操作者在进出口处将工件卸下。

2.上海恒光塑料喷涂合作公司ODS清洗替代项目技术总结

（1）项目由来和项目进展

为了满足钟表生产的塑料配件表面加工的需要，原上海钟厂于1987年从日本引进一套紫外线光固化涂装生产线。随着市场经济的逐步发展，这套原为内部配套的生产线从1993年开始外接加工任务。二次加工对塑料表面的清洁度要求极高，该厂依据引进生产线的要求，选用CFC-113进行超声清洗及汽漂干燥。年耗用CFC-113为6〜8t。

由于该厂的清洗具有行业代表性，因此被选定为中国一UNDP—瑞典淘汰ODS清洗剂示范项目之一。1999年3月5日，中环发集团与上海钟厂签订示范项目意向书，明确“上海钟厂作为中瑞项目的实施单位，获得瑞典政府赠款”。

经过认真调研和试验，瑞典专家对该项目提出了替代建议，主要内容为：以AX-4100有机溶剂代替CFC-113进行超声清洗，然后以庚烷（Heptene）漂洗，最后真空干燥。厂方对建议方案进行了调查落实，由于在上海购买不到AX-4100，通过杜邦驻中国办事处组织货源，价格为200~250元/kg，是原清洗剂价格的10倍左右，厂方无法接受如此高昂的溶剂价格。上海环科院（SAES）组织专家组与厂方共同试验探索选择有效可行的替代方案，经过系列筛选试验，证实上海某厂生产的SX-2水溶性清洗剂进行超声清洗，然后用自来水漂洗，最后以AD-2脱水剂脱水，60℃烘5min，可使塑料零件表面清洗干净，达到生产线的清洁度要求。1999年6月，上报了上述试验情况，并提出了替代方案。

为适应市场经济发展的需要，上海钟厂实行了企业体制与机制的转换。1999年7月，原塑料仿金生产车间转换为上海钟厂与塑仿车间职工共同投资的上海恒光塑料喷涂合作公司，原在上海钟厂的淘汰ODS清洗剂示范项目就自然落实到恒光公司。

UNDP专家很重视上报的替代方案。2000年7月，UNDP专家到上海恒光公司现场审定替代方案，对水剂清洗予以肯定，对采用AD-2脱水剂带来的安全问题提出了宝贵的改进措施。为了落实UNDP专家提出的建议，项目组组织厂方、专家组成员三方于2000年8月进行了替代方案的补充试验。经过5种方法的试验比较，证实不用AD-2脱水剂干燥，釆用水漂、离心甩干及热风干燥的工艺是有效、可行的，并于2000年9月上报了补充试验的情况及替代建议方案。

（2）污垢及其去除（清洗）

塑料表面要进行二次加工（受漆、涂层、镀膜等），必须对其表面进行严格的清洗，二次加工质量要求越高，对清洗的要求越严格。恒光公司采用的二次紫外光固化受漆及真空镀铝的加工工艺，是属于对清洗要求极为严格的行业。

①污垢的组成及附着形态

塑料制件的污垢主要在生产流转和存放过程中产生，脱模剂残留物（如脂肪酸及其皂类、石蜡、甘油、凡士林、硅油等高聚物）、手指印（主要成分为无机盐，乳酸盐、脂肪、尿素等）和来自环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来源。其次，塑料加工过程中有关助剂（如增塑剂DOP、DBP、热稳定剂如脂肪酸盐类、内润滑剂等）的过量加入（这种情况在使用回收料时常有发生），也会造成难以清洗的污垢。

对塑料制件的表面污垢的附着形态而言，通常认为：（1）由分子间的吸引力（即范德华力）形成的；（2）由于污垢和塑料表面的静电吸附而形成，对固一固体系很明显，对液一固体系不十分重要，由于化学结合或扩散渗透而形成的附着比较少见。

②去除污垢的方法及恒光公司的清洗要求

清洗去除污垢的过程实质上是化学和物理作用并用的方法，将附着在被洗工件表面上的有害物质（污垢）除掉，从而使被洗工件表面洁净的过程。清洗去污过程实际上是一个涉及界面物理化学和肢体化学的复杂过程，由实践确立的有效的去除污垢的方法有：

溶剂法（溶解和分散）；表面活性作用（表面活性剂的渗透、润湿、乳化、增溶）；化学法（酸洗、碱洗、氧化、还原剂应用等）；吸附法（应用活性炭等吸附剂）；物理法（加热、超声、机械力等）；酶分解法（应用酶的催化作用）。由于清洗的对象是广泛而又复杂的，因此必须根据被洗工件的性质，污垢的性质及附着的状态，选用的清洗剂种类和清洗的总体要求确定清洗去污的方法。

上海恒光公司对二次加工塑料工件的清洗工艺应该符合以下的要求：（1）有效性。即必须保证清洗工件的高清洁度，以满足二次加工的要求；（2）无损清洗。即对塑料工件无任何化学损伤和机械损伤，包括不能溶胀和变形；（3）安全性。即选用的清洗剂应是不燃（或难燃）、无毒（或低毒）、无腐蚀性，或者可以有效控制消除，符合消防安全法规和环保法规；（4）经济性。清洗的成本低廉，在允许的控制范围内；（5）与现有的生产线能力配套和可操作性；（6）清洗剂必须是非ODS类，清洗过程最好是不产生或少产生二次污染物。选择能同时满足以上6项要求的清洗剂和清洗工艺过程是比较困难的，项目组组织厂方和国内专家组成员以6项要求为原则，经过筛选，确定了活性水溶液为清洗剂的超声清洗工艺。

③活性水溶液去污机理

活性水即含有表面活性剂和必要的其他助剂的水溶液。

液态油污常常是通过分子间引力附着在塑料表面，固态颗粒污垢常常是通过静电吸附而附着在塑料表面。因此，在清洗去污过程中，塑料表面与污垢的相互作用是最基本的。由于活性水内所含的表面活性剂是两亲（一头亲油，一头亲水）结构，能优先吸附在两相的界面上，改性剂的胶束内（图9-11），表面活性剂的胶束所形成的空间阻碍和静电斥力，使污垢难以聚集再沉淀，而是悬浮在水溶液内。被洗净的工件表面为活性水所置换覆盖，经过净水的漂洗，覆盖在洁净工件表面的少量单分子的表面活性剂就随水流离开工件表面，经过干燥脱水，就获得了洁净的工件，完成了清洗去污工艺过程。

④影响去污效果的主要因素

1）活性水的表面张力。水剂清洗过程中，首先是洗涤液能够很好地渗透润湿固一液，固一固界面，只有临界表面张力小于固体的临界表面张力的洗涤液，才能很好地润滑该固体的表面。若干塑料的表面张力列于表9-19。

表9-19常用塑料的表面张力

图9-11活性水去污机理示意图

表格P584-585页

纯水的表面张力很大，20°C时的表面张力高达72.75g/s²，活性水的表面张力就小得多，SX-2清洗剂浓度为0.01%，在30°C时，表面张力为32.0g/s²，当浓度为0.50%，30°C时，表面张力为31g/s²，由此可见，采用SX-2可以很好地渗透润湿ABS、AS、PA、PC、PVC塑料表面。活性水的表面张力随活性剂浓度增高而降低，亦随温度的升高而降低，这为优化清洗工艺提供了途径。

2）适当物理作用的施加。去污机理表明，去污的第二步是液体油污从己润湿的固体表面被活性剂取代下来，在活性剂的水溶液优先润湿固体表面时，油膜凝聚油球被冲洗离开固体表面，克令（KLING）和兰吉（LANGE）详细研究了油滴的卷缩脱除过程。液体油污在固体表面上铺展成膜和卷缩成油珠的过程如图9-12所示。在固体表面上的油膜与固体形成一接触角θ。油一水、固体一水和固体一油的界面张力分别用γwo、γsw和γso表示。在平衡条件下满足下列关系式：

γsw=γso+γwo×cosθ

或γso=γsw-γwo×cosθ

图9-12油污在活性水润湿下卷缩成油珠

图片P585页

由于表面活性剂易吸附于固一水界面和水一油界面，于是γsw和γso。降低，为了维持平衡，cosθ负值变大，即θ角度大，当θ角接近180°时，油污可自动离开固体表面。

180°>θ>90°时，油污不能自动脱离，但在液流的冲击下可能被完全带走。

θ<90°时，即使液流冲击仍有小部分油污残留。

所以，为保证清洗去污的优化效果，施加适当的物理作用是必要的，超声波清洗即是利用声波的振动产生高达25kg/cm²压力的空穴，冲击工件表面，使液体振动，是很有效的清洗方法之一。

3）强化胶束增溶的效果。油污在表面活性剂的渗透，润湿作用及机械力的作用下，被剥离固体表面，进入表面活性剂形成的胶束内，由于胶束的内部均为亲油基，所以能溶解水中难以溶解的油污（如图9-13），这种现象被称增溶。表面活性剂都有一个临界胶束浓度Cmc（CriticalMicelleConcentration），只有CmcD1的表面活性剂，增溶作用才明显和稳定。要想获得理想的增溶效果，下面的几点是重要的。

图9-13胶束的构型之一

图片P586页

a.非离子表面活性剂的Cmc远远小于离子表面活性剂，如SX-2，其Cmc<0.000087mol/L，因此在低浓度下，就能形成足够的胶束，保证增溶作用的发生；

b.当表面活性剂的浓度很低时，形成的胶束为球形，可以增溶的油污量较少；当表面活性剂的浓度远远高于Cmc（例如10-100倍）能形成增溶空间更大的胶束（如鼠笼状、长方体状），对油溶的增溶量大大增加，这时，主要在胶束内增溶。

c.对非离子表面活性剂来说，增溶作用的大小与温度有关，当液温升至表面活性剂的浊点C.P（CLOUDPOINT）时，油污很快被增溶，去污能力达到最大值。

d.一般来说，加入少量电介质可以大大地增大增溶度。因为在表面活性剂低浓度下，电介质的加入可以降低Cmc值，形成更多的胶束，使增溶作用加强，在高浓度时则可以增大胶束尺寸，容纳更多的油污，增大增溶度。

（3）清洗线调试情况及结果

①清洗线概况

根据1999年5月的小试和2000年8月的补充试验的试验结果，本着尽可能强化清洗工艺，保证清洗去污效能，与涂装生产线能力配套的要求，确定清洗过程为：

工件冷（热）浸→超声清洗→净水漂洗→离心甩干→热风干燥

清洗线装置及流程示意图为图9-14。

图9-14清洗线装置及流程示意图

图片P587页

清洗线装置的功能可分为三部分：（1）清洗及漂净；（2）脱水及干燥；（3）漂洗水的循环净化。其中清洗机、漂洗槽为上海必能信公司制作，离心机、超滤机为外购，其他的设备均为恒光公司自行或协作制造。

为强化清洗效果，经试验后，将冷浸改为热浸（控制在50°C±5°C）；超声清洗（BUG25-48）；由SX-2清洗剂的生产方改进SX-2配方（中性改为微碱性，改善抗絮凝性等）；调整清洗液的浓度，确保实际浓度＞Cmc100倍以上。

②清洗线调试

1）调试目的及指标

首先验证2000年8月的补充试验结果，即验证以此试验结果为依据建立的清洗线的有效性、可行性及可操作性；其次，以“三性”为标准，对清洗线的某些不合理单元设备进行整改完善；继之，进行中小批量工件上线清洗，以确定较佳清洗工况（温度、时间、清洗剂浓度，工件的数量/次）等；在较佳工况下，进行大批量上线清洗，以求得实际的成品合格率，与涂装线的配套能力及经济性评估，以有效性（成品合格率的高低）、安全性（使用的化学品及操作过程的安全程度）、经济性（与原使用CFC-113的冲洗成本比较）、清洗能力的配套性（运转可靠性，长时间运转的稳定性）为指标，对清洗线进行评价。

2）调试情况及结果

对验证试验、整改完善及较佳工况的确定在此不详述，而仅以在较佳工况下进行上线批量清洗的情况及结果予以介绍。

a.较佳清洗工况

清洗液：改进型SX-2清洗剂浓度4%~5%（重量比）。

工件数量/次：视工件的大小，形状的复杂性，油污的轻重决定。考虑到超声波易被阻断，每次清洗的工件装量为筐的1/2~1/3体积。

热浸、超声时间及温度：视油污的轻、重决定，热浸控制在10~15min。热浸温度为50°C±5°C。超声：定温、超声清洗时，每5min上下提升一次。

漂洗：经5槽漂洗，水流与漂洗工件逆向，漂洗时间与清洗时间同步。

离心甩干：视工件的形状复杂性，控制在3~5min内。

热风干燥：视工件的形状复性及表面积水多少而定，控制在5O°C±3°C，0.5~1h内。

涂装工艺：按恒光公司的工艺规程进行，即UV底漆，真空镀铝，UV面漆。

质量认定：清洗干燥后，目测检查有无残留水滴、水迹，有无污迹。在UV底漆、镀铝、UV面漆后均分别检查工件的光洁度、光亮度、均匀性。抽样划格试验检测附着强度。

b.批量清洗工况及结果列于表9-20内。

表9-20批量清洗结果汇总

表格P588页

c.超滤机净化漂洗水的功能评价

漂洗是水剂清洗工艺必不可少的工序，漂洗水的质量及漂洗的洁净度对清洗质量有明显直接的影响，漂洗水的用量一般较大，如用纯水、去离子水，不但增加项目投资，而且运行费用很高，并产生一定量的污水需处理。本项目采用国家级高新技术产品"立升净化超滤机"处理自来水，作为漂洗水的水源，漂洗的污水流入污水贮槽，再用泵送往净水机，经净化仍旧用作漂洗水，如此循环到一定时间后排放，同时定时以自来水反冲净化机，继续循环使用。

本项目采用上海天达仪器有限公司生产的数显电导率仪测试漂洗水的水质及清洗液的活性物浓度。在批量清洗过程中，定期对漂洗水的电导率进行测试，数据如表9-21。

表9-21漂洗水的电导率变化

表格P589页

由于电导率受测试温度的影响较大，清洗线又无恒温条件，测试温度在28°C〜33°C变动，故测试数据只可作相对比较用。上述数据证实，超滤机的净化功能稳定有效，净化水可作为漂洗水源，这样，既节水，又降低清洗成本。为保护超滤膜（膜孔径≤0.05µm），循环水应定期排放，并定期反冲超滤膜。

d.安全性

清洗中，仅使用清洗剂及净水。SX-2为弱碱性的复合表面活性剂的水溶液，浓度一般在3%〜5%，不燃、无毒，对人体皮肤的刺激性很小，清洗过程无需采取特殊的通风、防护及安全措施（CFC-113蒸汽浓度过高时，对呼吸道会产生危害），因此，本清洗过程是很安全的。

e.与涂装线的匹配性

现有的涂装线包括涂UV底漆（8〜10min），真空镀铝（20min左右），涂UV面漆（8〜10min），全过程在40min以上。可加工完成大工件54只，小工件900只。

清洗线每15min有一筐工件（最大的工件Φ170m/m钟圈，40只，最小的工件顶芯盖约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，可送往涂袋线。

涂装线与清洗线的处理量及能力比较列表，如表9-22。

从试运转的情况看，清洗的处理能力大于UV涂装线。为合理安排作业计划，清洗线应先于涂装线运作半天以上。

f.经济性

清洗费用的高低是重要指标，不仅关系到厂家的效益，也涉及替代工艺的实用性。

由于本项目运转时间短，影响经济性指标的因素短时间内难以稳定，故以清洗费用比较的方式来表征经济性，见表9-23。

表9-22涂装线与处理能力比较

表9-23不同清洗工艺的运行费用（以月计）

表格P590页

以月运作费用比较为依据，水剂清洗的费用有望比CFC-113溶剂清洗降低35%左右。按目前生产规模估算，每年可节省运行费用63000元。

综上所述，本项目实际运作的结果证明，以SX-2水剂清洗剂取代CFC-113溶剂可清洗大部分塑料加工件（如ABS、PC、AS、PVC、PA等），清洗过程的有效性、经济性、与UV线的加工配套性都能满足实际生产的要求；清洗干燥装置运转稳定、可靠，可用于实际生产。

3）清洗线的补充完善

恒光公司为适应市场经济的需要，近年来，已迅速发展为塑料配件二次加工的专业公司，现已有加工客户40多家，加工各类塑料制件100多种，因此清洗的难度越来越高，这表现在：

a.尽管40多家，100多种塑料制品所采用的塑料品种大多数为ABS、PC，但也有PE、PP、PEI及混料，回收料等。

b.由于UV漆为无溶剂漆，流平性差，与塑料件表面的相溶性差，对清洗后的表面洁净度要求很高。

c.出于保护自身的利益，加工客户都用自己认定的脱模剂进行加工脱模，既难统一，又难摸清客户所使用的脱模剂（是主要的油污之一）。可用于脱模剂的物质多达几十种，很难有用一种清洗剂洗去各种油污的理想状况，因此，必须有相应的对策。综合各方面的要求，我们试用瑞典专家推荐的D8。溶剂进行了重污垢工件的清洗，清洗情况及结果如下。

D₈₀对5种脱模剂的清洗能力：

清洗工件：复杂顶芯盖（ABS料）

脱模剂类型：市售上海海联润滑材料研究所海联牌1#硅型、2#硅酮型、3#干性油、4#非硅型和5#硅型。

试验情况：取顶芯盖各10只，分别喷以脱模剂1#〜5#，使表面油污很重，放置2天后，采用D₈₀清洗工艺条件为：冷浸5min，超声5min（CQX25-06，上海必能信产），CW-3300水溶液二次脱油（D₈₀），净水漂5次，每次3〜5min，自然干燥后上UV涂装加工。

结果如表9-24所示。

表9-24S-2水溶液和D₈₀对不同脱模剂污垢的清洗效果

表格P591页

从表9-24结果可以初步看出，从清洗效果来看，D₈₀清洗硅型脱模剂优于SX-2。

采用D₈₀清洗油污重，难清洗的工件，必须解决的难题是工件的干燥问题，经D₈₀溶剂清洗后的工件表面及凹处残留有D₈₀，采用常规的干燥方法不仅能耗大，而且还有安全问题和清洗费用增加的问题，经多方面的努力，找到了以CW-33OO水剂快速脱除D₈₀溶剂，再以净水漂洗，然后热风干燥的工艺。采用这样的工艺，进行如下的验证试验。

清洗工件：Φ60m/m风圈（ABS）表面曲折60×40m/m方板（ABS），表面有4只螺纹盲孔，油污陈化，很难清洗。

清洗工艺：冷浸5min→超声5min（CQX25-06）→取出后立即浸入50°C的CW→3300溶液内，加入50°C的CW-3300溶液，溢流带起D₈₀→工件用净水漂5次，每次3min→自然风吹30min→上UV涂装线。

清洗结果：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，经自来水冷却到30°C后，呈透明溶液，D₈₀溶液分层在溶液的最上部，可分离除去验证的结果是理想的，D₈₀可以清洗难清洗的重污垢的工件，合格率达100%，CW-3300在加热到50°C以上时，可以快速除去工件表面（包括盲孔）沾有的D₈₀。冷却后，又可分离出D₈₀，可保持CW-3300循环使用。

CW-3300是以非离子表面活性剂为主体的微碱性（稀释10倍后）的活性水溶液是理想的喷淋型清洗剂，多用于精密件（如显像管的阴罩）的清洗，其特点为：热态时，能快速除油，保持流动状态时，除油彻底；冷却至一定温度后，又能快速分离油，依靠比重的差别，油层浮在上面，很易分离除去，这样水剂就可循环使用。

为保证恒光公司加工件清洗的实际需要，以完善本项目，利用该公司应报废的原CFC-113清洗机，改造成为Ds。溶剂清洗装置是必要的、可行的。在改造的装置上实施D₈₀清洗，CW-3300脱D₈₀及循环，然后，共用SX-2清洗线进行净水漂洗、离心脱水、热风干燥，形成又一条完整的清洗线。

D₈₀清洗线的工艺过程及设备示意图为下图9-15，D₈₀清洗→脱D₈₀→净水漂洗→离心脱水→热风干燥。

对SX-2、CW-3300和漂洗净水的质量可以电导率进行监测，SX-2、CW-3300的电导率将随表面活性剂的消耗而逐步降低，漂洗净水的电导率将随水质的变差而上升。可在生产实践中逐步建立清洗剂和漂洗水更换的电导率指标。

清洗用浓度的SX-2清洗剂经CODcr测定为2.83×10⁴mg/L。拟将报废的SX-2、CW-3300送污水处理厂处理，漂洗净水经一段时间循环后排放。

图9-15D₈₀清洗线工艺流程及设备示意图

图片P592页

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水剂清洗生产线，清洗各类塑料制件，达到了该公司UV涂装线的加工制件表面洁净度的要求，清洗过程的有效性、安全性、经济性、清洗能力的配套性均符合该公司及相关法规的要求，装置运转稳定、可靠。

b.从恒光公司目前的生产需要及今后发展出发，将原CFC-113清洗机改装成D₈₀为溶剂的清洗装置，与SX-2清洗线组合，扩展了清洗的范围，适应某些难清洗的脱膜剂，提髙了清洗的洁净度，有望提高成品的合格率并有利于提高二次加工的经济效益。

（4）项目费用效率

项目投资费用为45000美元。每年运行费用节约63000元（合7600美元）。以每年淘汰CFC-1138t（合6400kgODP），项目费用效率为[45000+（-7600）]/6400=5.84美元/kgODP。

3.重庆川仪一厂ODS清洗剂淘汰项目完成情况

2001年2月21日，国家环保总局对外经济合作领导小组办公室（甲方）与重庆川仪一厂（乙方）正式签署了ODS清洗剂消费淘汰合同书。经过两年的努力，重庆川仪一厂现已完成合同书中规定的全部工作任务。三条生产线已投入正常运行，不仅解决了ODS清洗剂的替代问题，同时还改善了生产环境、提高了产品质量。

（1）企业概况

重庆川仪一厂主要产品有贵/廉金属复合材料、贵金属材料和制品、测温材料及补偿导线以及电阻材料、电热材料、电真空材料、软磁材料、电触头材料等12大类200余品种，上千种规格，产品行销全国，并有部分出口。

随着生产量的增长，该厂ODS清洗剂的消费量自1997年以来有较大增长，从1997年的35000kg上升到1999年的86000kg，2000年和2001年分别为86000kg和81000kg。

该厂贵/廉金属复合材料生产线是1991年建成投产的，从日本引进的全套设备。但由于所用清洗剂为ODS清洗剂（TCA），加上设备为非标专用，本身存在设计和结构的不合理之处，因此在使用过程中也出现了大量问题：

①超声波效果差，频率和功率的设定不匹配，导致洗净效果不理想。

②清洗剂无蒸馆回收系统，污染后的清洗剂必须更新，耗用量大。

③设备为敞开式运行，回收系统不完备，污染工作环境。

④TCA破坏臭氧层，影响全球环境。

⑤TCA对设备有强烈腐蚀性，原有设备因锈蚀严重而临近报废。

（2）清洗替代技术方案的选择

①五槽式溶剂型清洗剂超声波清洗机替代技术路线

主要用于贵/廉金属复合材料等带材产品的清洗，在合适的清洗剂的配合下，彻底清除产品表面的工艺润滑油、工艺润滑剂、油污、粉尘、金属附着物及其他污物，而不会给产品带来任何损伤。

工艺路线：开卷一喷淋一溶剂超声波清洗一喷淋一风切一热风干燥一风切一上防锈剂一风切一收卷

②四槽式溶剂型清洗剂超声波清洗机替代技术路线

主要用于精密合金线材（也可用于带材）的清洗，在合适的清洗剂的配合下，应能彻底清除金属线材上的工艺润滑油、工艺润滑剂、油污、粉尘、金属附着物及其他污物，而不会给产品带来任何损伤。

工艺路线：开卷一喷淋一溶剂超声波清洗一喷淋一风切一热风干燥一风切一收卷

按项目合同要求，新型清洗设备的采购，由国家环保总局、信息产业部清洗行业整体淘汰ODS特别工作组负责组织统一招标采购，香港日东（深圳）电子设备有限公司一举中标。

目前该厂执行项目中的三台新型清洗设备均已完成了安装、调试、整改、最终技术验收等工作内容，并转入试生产。在试生产过程中，要继续探索新型清洗剂的适用性，并结合该厂产品特点，进行清洗效果的影响因素及产品质量稳定性等方面的工艺试验，以便为新型清洗设备的正常运行和新型清洗剂的推广应用积累丰富的实践经验。

③新型清洗剂的选择

新型清洗剂的选用原则是：

1）有权威机构出具的非ODS认可证书。

2）主要理化性能指标及KB值，对人身、设备的安全性不低于TCA。

3）小样试验看清洗效果是否好、挥发量是否小、人体感受是否好。

4）上机（设备）试用，考核产品质量、耗用量、环境影响等。

经过前一段时间的工艺试验，广泛听取用户的意见，特别是结合新型清洗机的安装、调试、试生产，最终选中成都某公司的RF-99型清洗剂作为TCA的替代品种。

该厂新型清洗剂的替代工艺试验从2001年1月分开始，2002年3月以后已全部用新型非ODS清洗剂替代TCA，在新型清洗设备上进行生产。由于技术准备较为充分，因此没有给该厂带来大的影响。结合其他工艺条件的改善，目前该厂产品质量稳定，相对以前，产量有大幅度上升。

由于RF-99清洗剂属于新型非ODS清洗剂，协议供货价格25元/kg，高出TCA（三氯乙烷）10〜12元/kg，势必增加本厂的采购成本。因此建议由项目运行补偿费（本项目计划金额40万元）中给予适当补偿。

（3）清洗替代技术改造过程

①配套设施的实施过程

在执行项目的过程中，该厂同时实施复合材料工业性试验项目，和相关配套设施的改造统一规划，其中有些内容是因实施本项目所必须增加的。

工艺路线调整：按照替代工艺路线和工作环境的要求，对该厂现有厂房布局做了必要的调整。考虑到产成品的清洗工艺要求，在洁净厂房里留出新型清洗机的位置。

通风系统改造：新型清洗机采用封闭式运行，有气相冷凝回收系统，有利于减少清洗剂的消耗和改善工作环境。

供水系统改造：新型清洗机循环冷却水用量较大，必须加大循环冷却水供应系统的容量。

压缩空气系统改造：新型清洗机风力用洁净压缩空气，购置了30?螺杆式空压机一台，配置相应的供气管线。

供电线路的改造：按工艺要求，采用预埋管线。

②新型非ODS清洗剂的工艺试验

1）试验程序

外观检查：清洗剂色泽的均匀性、清澈度、有无悬浮物，蒸干后有无固态残留物等。人体检查：气味感受，触及皮肤有无不良反应。

不同温度下的定时漂洗效果，产品洁净度的对比分析。

对产品和不锈钢器件有无腐蚀，是否会引起变色现象。

挥发损失：工作温度下，定时损失量的对比试验。

上机试验：在规定温度、速度的条件下，按规定检验产品质量，考核清洗效果。

2）有关品牌清洗剂的试验结果

共选用了4家公司4种品牌的清洗剂，综合清洗效果、挥发性以及气味等综合因素，结果表明：RF-99型清洗剂，洗净效果好，对人体和环境的安全性优于TCA。

③替代设备生产人员培训

1）在设备的调试安装期间，有关工艺人员、生产工人及设备维修人员接受由设备供应商提供的技术培训，培训采取授课和实作两种形式，培训内容包括设备的正常运行、故障的检查及排除、设备的维护与保养等。

2）清洗剂的供应商对本厂的有关工艺技术人员、生产工人和采购人员进行培训，内容包括清洗剂的性能特点、正确使用和保管方法、使用中意外事故的紧急处理、废液排放及回收等。

该厂“复合材料工业性试验项目”与本项目同时实施，由于清洗技术和其他工艺技术水平的同时提升，有效地保证了该厂生产的高速增长，2002年该厂复合材料增产100t，新增销售收入4000万元，实现税金320万元。

【其他替代技术】

一、研磨剂清洗技术

喷砂清洗技术已经应用多年了，主要用于涂油漆前去除表面锈垢。起初，主要是在压缩空气的辅助下，通过喷砂或砾实现清洗目的。然而，现在硅砂被列为一种对健康有严重危害的物质，并逐步被更加环境友好的清洗媒体取代，替代品主要是人造磨石，见表9-25。

表9-25非硅研磨剂种类

表格P595页

1.干喷砂清洗

现在，该技术仍然用于大型设备清洗，如大型船舶、海上石油平台和油罐。这种清洗技术要求的设备成本相对较低，而且易于使用，并且能够清洗各种形状和大小的物体。

对通常的工业清洗应用来说，干喷砂清洗的主要缺点是：

*会释放可在空气中传播的沙尘，并能够在刮风天气传播得很远：

*必须收集和去除用过的砂砾；

*经常需要使用大量的砂砾，费用可能就会较高；

*很难获得对清洗作用进行密闭控制。

2.替代技术

为了克服干喷砂清洗的这些缺点，现在已经开发出了新的技术，更适用于小锈垢清洗。新技术包括下面几种：

（1）喷砂清洗

该技术中要用到高或中压泵，并基于文丘里管原理使用一个喷射装置，高压水流携带研磨剂。水和研磨剂联合作用产生强大的清洗作用。

虽然这种清洗系统简单有效，而且价格要比干喷砂清洗便宜，但是该技术需要消耗大量的研磨剂。

（2）压泥浆研磨

该清洗技术也需要高压泵，以产生3000psi（2.05×10⁷Pa）~8000psi（5.45×10⁷Pa）的压力，还需要一个泥浆搅拌单元，以产生均匀的磨砂一水混合物，这些混合物在低压状态下被抽到喷射清洗管口，而后在高压水流作用下作用于工作表面。可以选择不同的研磨剂、泥浆和高压泵流速以获得最佳的清洗力。

据报道，这种技术能够成功地将25000L大的不锈钢容器中的坚硬橡胶和树脂沉积物除去，还能够将铝制公路运输罐中的硬的水泥凝结物清除掉，且不会使容器表面变形。大部分有关泥浆研磨和高压水洗的技术最初都是由英国流体工程中心的BI-IR开发组开发出来的。现在全世界有许多他们的专利系统在运转。现在，BI-IR开发组开发出了一种研磨水流切割技术，被称作DIAJET，该技术使用高压水和研磨剂，用于石化、海底、退役军需品、精密仪器以及普通的冷点切割操作。该技术的最大优点之一就是它能够准确、高效地冷切割极为坚硬的超过100mm厚的金属材料，如钛、高质合金钢和碳化物，而这些无法通过传统的火焰和激光切割，或者是需要昂贵的“热工作”程序。这项技术是对泥浆清洗系统的改进和发展。

（3）可溶性研磨剂清洗

这项技术相对比较新，也被称为Accustrip™系统，它是应美国飞机制造商的要求开发出来的，用来剥除喷气式客机的旧油漆，而不损伤飞机的外壳，该技术是“环境友好的”，对操作者安全，并且性价比较好。在研究过程中发现，碳酸氢钠有几个很有趣的性质，使它成为一种理想的清洗媒介，例如：它可以溶于水，无毒，是一种很好的研磨材料。不过，潮湿时碳酸氢钠容易阻塞管道。最终，研究者开发出了一种名叫“Annex喷射媒介”的碳酸氢钠晶体，该晶体不仅足够大以去除旧油漆，而且流动很畅通。Annex™是食品级的物质，通常被美国食品和药品局（FDA）认为是安全的。

Accustrip™操作会释放出一股Armex晶体和压力为2.41×10⁵〜6.5×10⁵Pa的压缩空气流，并在喷嘴口与低压水汇合。因为Armex是“环境友好的”和水溶的，因此废弃媒介的处理就比较简单了。可以过滤出未溶解的油漆和锈垢残片。之后，剩余的液体就可以进入生活废水下水道处理。

（4）“CryoMax"®

该技术中使用的媒介过去也曾经使用过，CO₂媒介可以通过一种环境可接受的途径得以处置。在这里，干冰颗粒“CryoPellets®”被放在一个绝缘隔热的容器中，从其生产之日起有七天的“生命”。干冰颗粒通过旋转式喷射器圆盘以一定的速率从一个漏斗中填料，并通过压缩空气流被带到喷射枪，而后CryoPellets被加速到超音速。剧烈的温度变化、干冰升华和撞击结合，产生强大的清洗作用，能够去除难以去除的表面沉积物，如沥青、树脂、粘合剂、油漆和合成橡胶等。一旦干冰小球被用过，干冰就会消失。只有污垢本身是废弃物。

*"CryoMax”清洗系统设计简单、便携，有以下几部分组成：标准压缩机——压力5×10⁵Pa（最小〉，容量3~7Nm²（由喷嘴类型和压力装置决定）

*漏斗——尺寸930mm×520mm×950mm，容量40kg（干冰颗粒），控制面板，并配有轮子以便于移动

*软管——喷射管（10m）和压缩空气管（10m）

*可更换喷嘴的喷射枪

二、发泡清洗技术

发泡清洗是一种相对较新的技术，是为严格的卫生应用开发出来的，如用于食品和饮料工业。为了满足新的立法，如欧洲食品卫生条例，人们重新检验了特定食品/饮料制造和处理工序中的清洗方法，并引入了新的清洗技术。

传统上，压力水或者蒸汽，干线供应或来自压力洗涤器是清洗的标准方法。在低风险的地方，小心使用这种方法是可以接受的。但是对于高风险的食品处理活动，压力水清洗的过度喷射可能会散布尘土和细菌，从而污染生产设备，还有损坏电子设备的危险。

发泡清洗通常在低压如1.2×10⁶〜1.5×10⁶Pa下操作，喷射发泡物质，通常还要添加2%〜3%的弱碱清洁剂和发泡助剂。现在，通过可编程逻辑控制器，可以对这种清洗系统进行自动化控制，通常清洗程序包括：预漂洗→发泡→反应时间→最后漂洗。

三、“PIG"清洗技术

“PIG”设计观念很简单，现在被认为是一种实用的、环境友好的、安全的和成本有效的清洗50.8〜1066.8mm直径管子的方法，该方法使用一个可以由从软泡沫到硬聚亚安酯的不同材料制成的圆形或球形“清管器”（“PIG”）。要选择合适尺寸的装置，使之能够在特定的管子中顺利滑行。一旦将清管器插入管中，就会给它施加一个气压或者液压推力，使之在管子中滑行，在行进过程中推动和清洗清管器前面的物质。起初“PIG”用于重型化工、石油化工、炼油以及海上石油平台行业。最近，其他行业也开始成功地将该技术应用于清洗管道，如油漆和涂料、精细化工、化妆品和药物制造行业。清管器的设计形状多种多样，最基本的形状为固体圆柱形，由特别开发的泡沫制成，并配有特定的研磨剂和重负荷覆盖层，当然还有其他更复杂的形状，并附带金属丝刷子。图9-16是应用最广泛的用泡沫设计的清管器。在这种系统中，人工将清管器插入管中，这样密封管道就被密封了，而后推动清管器在管道中滑行到终点。清洗通常分几个阶段进行。

图9-16基本的泡沫清管器设备

（为通常清洗、刷水和擦拭用途设计，由带有碳化硅表皮的中等或强硬度泡沫制成）

图片P598页

基本的泡沫清管器应用十分广泛，因为它可以穿过大于90°的弯管、球、检测阀门等，能够通过绝大多数局部障碍物。在考虑釆用PIG系统之前，有必要参考制造商的意见，以最有效的方式安装该技术。泡沫清管器设计十分简单，通常都由密质和坚硬的泡沫制成，清管器两端都能用。总之PIG技术是一种理想的管道清洗技术，可以用于新建的工厂或主要的维修工作。

现在还开发出了自动化PIG系统。如果需要定期清洗管道的话，使用自动化PIG清洗系统是一个成本有效的选择。该技术典型的“封闭系统”由下列部分组成：

*发射站——用于发射清洗器；

*含有许多管道入口点的旋转总管；

*自动3向阀门，能够将清洗器转移到三条管线中的一条；

*接受站，收集清洗器。

自动化PIG系统需要修建一个管道系统。最好能够在新工厂建设时将该技术设计思想融入。清洗器一直在系统中知道使用寿命结束，当然也需要检查或更新。清洗器在系统中穿行后进入接受站，而后在压力空气或氮气作用下又回到发射站，从而可以开始新一轮的清洗操作。

总之，PIG清洗技术的优点有；

*淘汰了传统的清洗、漂洗和排放方法；

*可以回收有价值的未被污染的产品；

*洗涤液用量大大减少；

*清洗水平高，清洗器和管道表面可以100%接触；

*清洗工序可以实现自动化；