低環境負荷型洗滌劑“BLUE GOLD”的特征

                                                                                            ——工業用脫脂劑的問題及強力脫脂劑的安全性

        針對美國環境問題開發的低環境負荷型強力脫脂劑“BLUE GOLD”，是專用于洗滌飛機的噴氣發動機的洗滌劑，它已被馬丁?瑪麗埃塔公司、洛克希德公司、羅爾斯?羅伊斯公司、普惠公司、通用電氣公司用于噴氣發動機的洗滌。如今，“BLUE GOLD”不僅用于飛機發動機的洗滌，還被汽車業、電子?電氣產業、宇宙產業、原子力發電等行業作為低環境負荷的洗滌劑。在日本國內，“BLUE GOLD”被用于飛機和汽車部件、金屬機械部件、電子部件，以及醫藥?化妝品工廠和食品工廠、氧氣瓶和業務用家庭清潔等多用途的清潔劑。

1. 洗滌劑的問題點和強力脫脂劑“BLUE GOLD”的洗滌機理
        一般的洗滌劑在去除污垢和油滴時，往往是通過與污垢及油滴發生化學反應達到脫脂的目的。在水系洗滌劑中廣泛使用的苛性堿系洗滌劑（苛性鈉、苛性鉀），是通過苛性堿與油滴發生皂化反應，實現脫脂目標的。對于脫脂工程中在水中含有的礦物成分（鈣離子、鎂離子等），苛性堿會與金屬鹽反應生成相應的金屬皂，由此形成的污泥殘渣既增加了人們對強堿的畏懼，也會影響到洗滌裝置的正常運轉。
具有抑制污垢廢渣形成的表面活性劑型洗滌劑，活性劑的親油基能吸附到油滴上，形成在水中分散和乳化狀態的膠束，具有防止脫脂過程洗去的油滴再次附著到清洗表面的特征，但由于膠束在短時間內會飽和，不僅存在液體交換頻率高和易起泡的問題，對廢液的處理成本也相當地高，而且，對鐵系表面還存在易生銹的問題。
使用烷烴、鹵代烴和有機溶劑的非水性洗滌劑，能直接溶解油脂，從而，實現脫脂的目的，但由于油滴種類和物性各不相同，因而，對不同的油滴要選擇相應的溶劑加以去除，而且被溶劑溶解的油滴會與洗滌液共存于洗滌槽內。對于近年來使用的水溶性熱處理劑、切削劑、防銹劑和加工油，則必須在非水性洗滌劑中配合表面活性劑，才可用于油性溶劑不能完全去除污垢的場合。例如，指紋和粒子污垢就無法用油性溶劑去除，而且溶劑系洗滌劑的毒性還存在TLV和VOL等環境負荷問題。

洗凈劑種類	準水系		水系		非水系
	BLUE GOLD （特殊準水系）	乙二醇醚 （準水系）	表面活性劑系 （水系中性洗滌劑）	苛性堿系 （水系堿性洗滌劑）	氯系	溴系	碳氫化合物系
主成分	乙二醇醚 特殊表面活性劑+堿劑	乙二醇醚 +表面活性劑（2%~10%）	a-SAA、n-SAA LAS、AE等	苛性鈉、苛性鉀等堿劑	二氯甲烷 三氯乙烯等	鹵化溶劑 1-溴丙烷	石油系低揮發溶劑
脫脂力及對構件的影響	◎ 剝離脫脂 對各種污垢有效，對廣范圍的構件適用。	○ 溶解乳化脫脂 對離子系脫脂良好，需要花費一定的洗滌時間。因可使鐵生銹而不適用。	△    乳化脫脂 對油脂系脫脂有效，但對高粘度·固形油脂不適用。因可使鐵生銹而不適用。	◎ 皂化反應 對廣范圍的污垢有效，對構件的侵蝕大，不適用于非鐵材料。	◎ 溶解脫脂 對廣范圍的污垢有效，不適用于酸性體系，對非鐵材料有侵蝕性。	◎ 溶解脫脂 對石油系脫脂有效，不可用于離子系、水系。對一部分樹脂系構件不適用。	◎ 溶解脫脂 對石油系脫脂有效，不可用于離子系、水系。 對廣范圍的構件有效。
洗凈溫度	加熱（60~70℃）	加熱60℃	加熱（30~50℃）	加熱（60~80℃）	常溫 氣相清洗需加溫	常溫 氣相清洗需加溫	常溫或加溫
洗凈機的選擇性	淋洗·噴霧·泡沫·射流·超音波等洗凈機均可使用。	在工作槽內浸漬洗凈，不可噴霧使用，只可使用液體噴淋·超音波。	在工作槽內浸漬洗凈，超音波·搖動可用，淋洗·噴霧·泡沫洗不可。	噴霧·浸漬洗凈，淋洗·泡沫洗也可， 搖動·超音波可用。	在工作槽內浸漬洗凈， 超音波也可，帶密閉設備、冷卻設備的氣相清洗可用。	在工作槽內浸漬洗凈，超音波巴也可，帶密閉設備、冷卻設備的氣相清洗可用。	在工作槽內浸漬洗凈，有減壓洗凈效果的搖動·超音波機器可用，需要有防爆設備。
防銹性	◎ 用1%的水溶液洗滌可實現防銹效果，且無需漂洗。	△ 沖洗時易生銹，需要使用防銹劑。	× 脫脂后易生銹，需要使用防銹劑。	○ 在強堿性中具有防銹性，但用水沖洗后易生銹。	○ 在殘留氯的場合易生銹。	◎ 在非水系中不會生銹，但在殘留溴的場合會生銹。	◎在非水系中不會生銹。
安全性 毒性（皮膚、經口）	◎ 低刺激·低毒性	△ 在乙二醇醚配合量大的場合有刺激性、毒性。	○ 經口毒性小	× 對人體有影響	× 對人體有影響	△ 對人體有影響	△ 對人體有影響
《消防法》 危險物及貯藏保管	不符合 不燃性 無限制	不符合 但水分蒸發時具有可燃性，有保管限制	不符合 不燃性	不符合 不燃性 有保管限制	不符合 不燃性 有保管限制	不符合 不燃性 有保管限制	不符合 不燃性 有保管限制
其它限制	《水質污染防止法》 （COD·BOD低）	《水質污染防止法》 （COD·BOD高）	《水質污染防止法》	《水質污染防止法》 危險有害物 《勞動安全衛生法》	《大氣污染防止法》、 土壤環境標準 《勞動安全衛生法》	土壤環境標準 《勞動安全衛生法》	土壤環境標準 《勞動安全衛生法》
PRTR	不符合	視配合量而定	視表面活性劑的種類而異	不符合  危險物	第一種指定物質為致癌性	不符合	不符合
TLV*及VOC*限制	不符合	視配合量而定	視配合量而定	符合TLV	符合	符合	符合
費用	120~150日元/L 通常稀釋至4%~5%使用時。	500~1000日元/L 通常原液使用	300日元/kg 稀釋時80日元/kg	20~100日元/kg，視稀釋比例而定。	250日元/kg	1000~1500日元/kg	500~1000日元/kg，視等級而定。

*TLV（閥值）：ACGIH(美國政府工業衛生聯合會)設定的勞動者在作業環境中允許暴露的化學物質濃度。
*VOC（揮發性有機物）：2004年日本《大氣污染防止法》修訂后，對浮游粒子狀物質、光化學氧化劑生成原因的VOC排出做出了限制。
        強力脫脂劑“BLUE GOLD”，盡管也是含乙二醇醚的洗滌劑，但它在用于洗滌時是可以用水稀釋的堿性準水型洗滌劑。與從前的皂化型堿性洗滌劑和乳化型表面活性劑型洗滌劑的洗滌原理不同，在洗滌液的溫度上升至濁點（50℃）以上時，“BLUE GOLD”是懸濁狀態，在此條件下“BLUE GOLD”發揮洗滌作用，洗滌液的浸透力會使被清洗表面附著的污垢和油滴剝離，當洗滌液溫度低于濁點（50℃）時，污垢發生油水分離，這就是“BLUE GOLD”特殊的洗滌機理。
        由于“BLUE GOLD”沒有與污垢和油滴發生皂化反應和乳化作用，因而，它是不同于溶劑和碳氫化合物系的溶解脫脂方法，污垢和油滴也不會在洗滌液中產生飽和問題。由于強力脫脂洗滌劑“BLUE GOLD”比水的密度大，因而，隨著洗滌液溫度的降低，在脫脂過程中混入的油滴會自動浮至洗滌液表面，可以采用使油滴溢出和吸油墊等措施，增加洗滌劑的使用壽命，因而，“BLUE GOLD”是可以再循環使用的洗滌劑。
        但是，在用“BLUE GOLD”對汽車部件?金屬器械部件洗滌時，由于在水溶性加工油和切削油中使用了表面活性劑（為了配合極壓添加物），進入水浴槽的油和為此配合的表面活性劑會對水產生吸附，從而，使洗滌液處于乳化狀態?！癇LUE GOLD”在用水稀釋后，由于水與表面活性劑的作用，稀釋后的洗滌液是乳白色的懸濁狀態。在UF膜和水泥等特殊的表面可能會發生油水分離。
西村化學有豐富的“BLUE GOLD”使用實績及相應的對策，可以對油種類多及使用不明油種類的場合應用“BLUE GOLD”。由于“BLUE GOLD”含有水且本身具有防銹性，因而，即使未使用防銹劑也具有良好的防銹效果，完全可用于鐵系部件的洗凈，對于鋁材等非鐵金屬（易刻蝕）和橡膠?塑料也可放心使用。

2. 強力脫脂劑“BLUE GOLD”的安全性
“BLUE GOLD”的最大特征是低毒性?無公害性。
2.1 毒性
2.1.1 經口毒性
根據美國LEBERCO LABORATORIES的試驗，用CFW鼠（18~20g）在經口投與毒性試驗中，按15mL/kg原液投與量，鼠的死亡率為0，對成年人按750mL/50kg體重投與“BLUE GOLD”，在與小白鼠試驗條件相同時，試驗人員的死亡率也為0。用鼠測得“BLUE GOLD”的LD50為4,300mg/kg，屬于低毒性物質。
2.1.2 急性皮膚毒性試驗
根據美國LEBERCO LABORATORIES的試驗，對白化病兔（體重2~3kg）露出的皮膚進行24h的“BLUE GOLD”接觸，在2周的試驗中未發現兔出現皮膚毒性的癥狀。
2.1.3 美國國家危險物質法
在美國國內實施的化學物質配合品對人體的危險度試驗中，“BLUE GOLD”洗凈劑以及在噴霧狀態的危險性試驗中，“BLUE GOLD”完全合格。
2.2 公害規制的安全性
“BLUE GOLD”的無公害性，在按照與廢水有關的法規進行的BOD測定中，其值為0，在對“BLUE GOLD”1%水溶液的CODMn （JIS規格值）測定中，其120ppm的測定值與其它水系及準水系洗滌劑相比，也是非常低的一個數值（表2）?！癇LUE GOLD”不含氨類、有機磷類和重金屬，其經口毒性、皮膚毒性也在家用洗滌劑以下?！癇LUE GOLD”具有不燃性，屬于非危險物，它的使用量沒有限制，完全符合貯藏、保管和取用的相關法規。由于“BLUE GOLD”不含有鹵素和芳香族溶劑，在TLV、VOC問題和CO2對策、TRPR等管理層面上，“BLUE GOLD”也是可以放心使用的，是與地球環境友好的洗滌劑。在美國國內，“BLUE GOLD”是被EPA（美國環境保護局）、OSHA（美國勞動省職業安全保險局）評價為安全性、信賴性高的標準合格品。

	“BLUE GOLD”工業用洗滌劑/脫脂劑 J-100	“BLUE GOLD”·噴淋洗凈劑 J-200
顏色 氣味 pH（4%溶液） pH（1%溶液） 引火點 濁點 穩定性 凍結穩定性 密度 表面張力（4%溶液） 表面張力（1%溶液） 苯酚類 鉻酸鹽類/重鉻酸鹽類 亞硝酸鹽 胺類 BOD CODMn	濃紺色           薄荷氣味 11.9             11.1              無             50℃            4~60℃ 不穩定，攪拌可均勻         1.07g/ml（21℃）           35.0dyn/cm           45.0 dyn/cm              無              無              無              無              無            120ppm	濃紺色 薄荷氣味 11.5             10.8              無             50℃            4~60℃ 凍結，，融解2個循環以下         1.082g/ml（21℃）           35.0dyn/cm           45.0 dyn/cm              無              無              無              無              無            120ppm

“BLUE GOLD”優良的環境性和安全性、脫脂力，使其成為美國醫療用、潛水用、工業用氧氣瓶的洗滌和氧氣瓶部件洗滌的推薦產品，但它對含放射性物質的洗滌不適用。“BLUE GOLD”在用于通常的脫脂時需要稀釋20~50倍，它比普通的洗滌液使用壽命長。對于污垢和油成分引起的洗滌液酸化，如果在pH低的場合使用，可通過補充新洗滌液的方法長期使用“BLUE GOLD”洗滌液。由于沒有污泥廢渣的處理費用，無需進行廢液的水分蒸發處理，因而,可能降低清洗的總費用（表3）。

表3 “BLUE GOLD”的特征
1無公害性（無BOD/低COD/無廢液循環系統）。
2低毒性、無刺激性、生物分解性。
3不燃性、非危險物（非引火性）。
4非氯系、非鹵系、非芳香族的水溶性洗凈劑。
5防銹性、對部件的安全性。
6經濟性（水稀釋型/再循環性/無需漂洗/長期保存/簡易的液體管理）。
7抑制淤泥。
8強力脫脂性、離子系污濁的除去性。
9 EPA、OSHA的標準合格品
■“BLUE GOLD”比下面的工業洗凈劑更加安全：
●苛性堿 ●二氯甲烷 ●碳氫化合物 ●有機溶劑 ●丙酮 ●甲苯
●三氯甲烷（TCA） ●三氯乙烷（TCE） ●氟利昂（CFC） ●二氟一氯乙烷（HCFC）●氟利昂112&113 ●硅油系溶劑

從以上討論結果來看，“BLUE GOLD”既有水溶性，又有防銹性，對于油性脫脂溶劑系洗滌劑無法洗去的、由靜電產生的污垢和皮脂?指紋等離子污垢，可在短時間內有效去除。對于不同使用方法和不同洗滌對象，只需要改變洗滌濃度即可，無需變換洗滌劑的種類，也使洗滌劑在庫管理簡單化。

3. 低環境負荷型強力脫脂劑“BLUE GOLD”在波音公司進行的部件安全性試驗
以下是波音公司委托國際著名的獨立研究所——佛羅里達州國際材料科學公司所做試驗報告的一部分內容。試驗是根據波音公司的工序說明書D6-17487改訂版H實施的。試驗對象：BLUE GOLD
稀釋率：水/BLUE GOLD=9:1
3.1 積層腐蝕試驗
⑴試驗片
a 金屬板的尺寸：5.08×10.16×0.10～0.15英寸
b 金屬板材料：被服7075-T6鋁合金 露出 7075-T6 鋁合金
7075-T6鋁合金的陽極氧化膜按照Ⅰ類的陽極氧化處理方法獲得。
⑵試驗方法
a 必要的試驗板數量 按照上述試驗的種類共需準備8塊金屬板。
b 按照以下的試驗要領，對每種試驗金屬材料準備2塊積層試驗片。
①把濾紙（與Whatman NO.5同等的材料）剪成2.54×7.62cm大小的塊，其中的1塊貼在金屬板中央 。
②把一塊濾紙浸入試驗溶液中，求出滲入濾紙的試驗溶液量。
⑶把兩塊同材質的金屬片夾住浸過試驗溶液的濾紙，制成三明治狀的積層，用防水膠帶固定上述的三明治積層。
c 把多種試驗材料按照3.1（2）b的方法制成三明治狀的積層，只是用蒸餾水或純水代替試驗溶液。
d 在密閉型箱框中對各試驗金屬板進行64h的濕度處理。
e 在64h的濕潤處理后，分離積層，用水和鋼毛刷洗凈金屬板，并把水分吸干。
f 比標準板腐蝕嚴重的狀態，判定為不合格。
試驗結果：7075-T6 被服 合格
7075-T6 陽極氧化處理 合格
結論： 適合
3.2 丙烯酸樹脂的清潔（開裂）試驗
根據美國材料試驗協會的試驗標準ADSTM-F-484（航空宇宙試驗材料法）進行試驗時，對試驗用材料——2309.21kgf/m2外纖維應力的A型丙烯酸樹脂的試驗片，不允許有龜裂或蝕刻的發生。
試驗結果：合格。
3.3 涂料軟化試驗
在利用ASTM-F-502（航空宇宙材料試驗方法）進行試驗時，涂膜硬度為2鉛筆硬度的超低水平，不應該有污染面褪色的生成。對ASTM-F-502和DMS-10-11涂敷Mic-p-2377底漆，及BAC5736涂敷Ⅰ型環氧樹脂底漆。每次試驗使用3塊金屬板。
試驗結果：適合。
3.4 氫脆化試驗
氫脆化試驗是使用ASTM-F-519（航空宇宙材料試驗方法）中的Ic型試驗片完成的。氫脆化試驗主要是考察酸或堿對金屬溶解產生的危險，這是在有洗凈液殘留時必須考慮的對航空機械安全性的試驗。
試驗結果：合格。
從以上試驗結果來看，低環境負荷型強力脫脂劑“BLUE GOLD”，在對部件的腐蝕、開裂、涂膜劣化和使金屬溶解方面都是安全的。

4. 在美國使用“BLUE GOLD”的報告
前已述及，“BLUE GOLD”洗凈劑用于與飛機有關的環境低負荷脫脂洗凈，是代替氟利昂、乙烷和氯系溶劑、有機溶劑洗滌劑的環保型洗滌劑。它不僅局限于飛機發動機部件和機體部件的洗滌，它的安全性和無毒性評價使得它在其它工業也得到了廣泛的應用，特別是被美國農務省認定可用于食用肉（豬肉、牛肉）、雞肉、雞蛋、蛋制品的食品加工器具、食品調理器具及廚房用具的洗滌，也可用于醫藥關聯機器的洗滌。美國環境保護局還認定，“BLUE GOLD”可用于俄亥俄州的有機廢棄物處理設施上附著潤滑油的金屬廢棄物的洗凈。在美國宇宙機關和航空機關進行的熒光浸透試驗前的脫脂洗凈中，“BLUE GOLD”也被認定是對部件安全和脫脂效果優良的洗滌劑。固特異公司（著名輪胎制造商）和洛克希德-馬丁公司還把“BLUE GOLD”用作金屬膜具的脫膜劑和金屬模具的洗滌。由此看來，“BLUE GOLD”是適合各種洗滌物和洗滌方式的低環境負荷型脫脂洗滌劑。
岳霄 編譯自 JETI 2012.13。