METALLIEN PESUT PESUKONEILLA

METALLITUOTTEIDEN MAALAUS KEMIALLISET ESIKÄSITTELYT METALLIEN PESUT PESUKONEILLA Copyright Isto Jokinen 1

METALLIPINTOJEN PESU Metallipinnan pesun tarkoituksena on poistaa pinnalta konversiokäsittelyä ja maalausta haittaavat epäpuhtaudet. Pesut eivät muodosta metallin pinnalle pinnoitetta eivätkä lisää pinnan korroosionestokykyä. Pelkän pesun jälkeen kylmävalssatun teräksen pinta on hyvin altis ruostumaan, koska sitä ei suojaa enää suojaöljy. Pinta pitää kuivata ja maalata pesun jälkeen nopeasti. Pelkkiä pesuja käytetään enää harvoin, vaan niiden jälkeen pinta käsitellään yleensä aina jollakin konversiokäsittelyllä. Copyright Isto Jokinen 2

PESUTULOKSEEN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT Pesutulokseen vaikuttavat pesuympyrän neljä tekijää jotka ovat: - Pesuaine - Pesulämpötila - Pesuaineen sekoitus - Pesuaika Kuva 1. Pesuympyrä Kaikkien pesutulokseen vaikuttavien tekijöiden tulee olla kunnossa jotta saavutetaan hyvä pesutulos. Tekijät voivat osin kompensoida toisiaan. Copyright Isto Jokinen 3

VAATIMUKSIA PESUAINEELLE Pesussa pesuaineen tulee olla sellaista, että se kykenee poistamaan pinnalla olevat epäpuhtaudet riittävän hyvin maalauksen onnistumiseksi. Pesuaineen tulee olla sellaista, että se ei vahingoita pestävää metallia. Siksi eri metalleille on olemassa niille sopivat pesuaineet. Monet pesuaineet sopivat useillekin metalleille. Kaikki eivät kaikille. Pesuaineen tulee kyetä sitomaan pinnasta irronneet epäpuhtaudet itseensä niin, etteivät ne pääse tarttumaan uudelleen pintaan. Tätä tehtävää pesuaineissa hoitavat tensidit. Pesuainejäämät pitää huuhdella pois pestystä pinnasta niin, että niitä ei siihen jää. Copyright Isto Jokinen 4

TENSIDIEN TOIMINTA PESUISSA Tensidit ovat hyvin pieniä molekyylejä, jotka osuessaan metallin pinnalla olevaan rasvaan tai öljyyn tarttuvat siihen ja irrotessaan pinnassa poistavat sitä mukanaan. Tensidit kykenevät poistamaan pinnasta noin kymmenkertaisen määrän oman painonsa verran rasvaa ja öljyä. Kuva 2. Tensidi irrottaa suojaöljyä metallin pinnalta Copyright Isto Jokinen 5

TENSIDIEN TOIMINTA PESUISSA Tensideillä on vesihakuinen pää ( hydrofiilinen ) joka on samalla rasvapakoinen. Tensidin toinen pää on vesipakoinen pää ( hydrofobinen ) joka taas on rasvahakuinen. Kun tensidit ovat irrottaneet suojaöljyä ja rasvaa metallin pinnalta ne liikkuvat pesuaineessa liikkeen vuoksi. Suojaöljyä ja rasvaa sisältävät päät tarttuvat kiinni toisiinsa ja muodostavat misellejä. Näin rasva on sitoutunut pesuaineeseen niin, ettei se enää voi tarttua uudelleen metallien pintaan. Kuva 3. Rasva sitoutuu miselleihin Copyright Isto Jokinen 6

PESUAINEIDEN TEHOAINEET Lähes kaikissa pesuaineissa on tensidejä jotka toimivat rasvan sitojina. Pesuaineet sisältävät myös muita aineita kuten tehoaineita. Tehoaineet edistävät pesua. Pesuaineet voidaan jakaa ryhmiin niiden sisältämien tehoaineiden perusteella. Metallien pesuaineet jaotellaan ryhmiin seuraavasti: - Alkaliset pesuaineet - Happamat pesuaineet - Neutraalit pesuaineet - Emulsiopesuaineet Copyright Isto Jokinen 7

ALKALISET PESUT Alkalisia pesuaineita käytetään teräksen pesuun. Niitä ei voida käyttää alumiinin tai sinkityn teräksen pesuun, koska pesuaine syövyttäisi niitä. Laimeita alkalisia pesuaineita voidaan joissain tapauksissa käyttää myös alumiinille ja sinkitylle teräkselle. Alkalisen pesuaineen hyviä ominaisuuksia: - Poistaa tehokkaasti kaikkia epäpuhtauksia - Edullista - Pitkä käyttöikä - Vahva alkalisuus suojaa terästä ruostumiselta. Copyright Isto Jokinen 8

ALKALISET PESUT Alkalisen pesuaineen huonoja ominaisuuksia: - Vaatii lämmitystä, joka lisää veden haihtumista, kosteutta ympäristössä ja energiakustannuksia - Pesuaine on syövyttävää ja terveydelle vaarallista - Vaatii hyvän huuhtelun. Pesuainejäämät voivat tarttua pintaan jos huuhtelu ei ole tarpeeksi tehokas. Alkalisen pesuaineen NaOH muuntuu reagoidessaan öljyn kanssa saippuaksi joka toimii osana pesuainetta. Reaktio lisää pesuaineen käyttöikää. Copyright Isto Jokinen 9

ALKALISET PESUT Alkalisten pesuaineiden tehoaineet ja tensidit kuluvat käytössä. Natriumhydrosidi saippuoituu ja muuttuu myös ilmasekoituksen tuoman hiilidioksidin kanssa natriumkarbonaatiksi. Tensidit taas vähenevät kylvyistä sitä mukaa kun ne muodostavat misellejä. Ed. syistä johtuen pesuainekylpyihin on tehtävä lisäyksiä. Kylpyjen NaOH:n pitoisuutta valvotaan titraamalla. Tensidien määrää on vaikea analysoida. Lisäykset tehdään pesuaineen toimittajien ohjeiden mukaan titraustulosten perusteella. Tensidejä voidaan lisätä erikseen jos ne kuluvat tehoaineita nopeammin. Copyright Isto Jokinen 10

ALKALISET PESUT Alkalista pesua käytetään usein kaksiosaisena. Ensimmäinen pesu on vahvempi ja se voi olla likaisempi. Jälkimmäinen on miedompi, koska sen ei tarvitse poistaa kuin vähäisempiä jäämiä. Näin jälkimmäinen pysyy pitkään hyväkuntoisena. Ensimmäiseen tehdään lisäykset toisesta. Jälkimmäistä uusitaan. Kuva 4. Kaksivaiheinen alkalinen pesu. Vaihe yksi pesee pinnan lähes puhtaaksi. Vaihe kaksi viimeistelee tuloksen. Vaihe kahta tehostaa vielä sähköpesu. Kuva WinNova. Copyright Isto Jokinen 11

HAPPAMAT PESUAINEET Happamia pesuaineita käytetään mietoina alumiinin, alumiinivaluosien ja sinkityn teräksen pesuun. Liian vahvana hapan pesuaine syövyttäisi voimakkaasti alumiinin ja sinkin pintaa. Sinkki on alumiinia herkempi syöpymään. Lievänä hapan pesuaine peittaa hieman alumiinin ja sinkin pintaa ja poistaa pinnalla olevaa hapettumaa. Samalla maalin tartunta pintaan paranee. Kenttäolosuhteissa voidaan käyttää orgaanisia luonnossa hajoavia happamia pesuaineita. Pesussa ei saa kuitenkaan siirtyä ympäristöön öljyjä tai rasvoja. Copyright Isto Jokinen 12

NEUTRAALIT PESUAINEET Neutraalien pesuaineiden pesuteho perustuu lähinnä tensidien toimintaan. Koska niissä ei ole tehoaineita niiden pesukyky ei ole yhtä hyvä kuin alkalisilla tai happamilla pesuaineilla. Neutraaleja pesuja käytetään alumiini- ja sinkkipintojen pesuun, koska ne eivät syövytä niitä. Niitä voidaan käyttää esipesuina ennen varsinaisia pesuja poistamaan työstönesteitä pinnoilta. Esipesuja voidaan tehdä erikseenkin tuotteiden työstön jälkeen ja varsinainen pesu tehdään vasta maalauslinjalla. Copyright Isto Jokinen 13

EMULSIOPESU Emusiopesuaineet ovat alkalisia pesuaineita jotka sisältävät myös liuotinaineita. Emulsiopesuaineita käytetään lähinnä kenttäolosuhteissa. Niillä voidaan pestä paksuja rasvalikakerroksia, koska ne ne kykenevät liuottimien avulla pehmentämään niitä. Maalauslinjoilla emulsiopesuaineita käytetään harvoin. Copyright Isto Jokinen 14

PESUAINEEN MÄÄRÄ PESUSSA Pesuaineiden määrälle pesuissa on olemassa ohjearvot joiden rajoissa niitä pitäisi pesukylvyssä olla. Sopiva pesuaineen määrä voi olla tapauskohtainen pestävistä tuotteista johtuen. Jos pesuainetta on selvästi liian vähän pesutulos alkaa heikkenemään tai pesuaikaa joudutaan lisäämään. Jos pesuainetta on jonkin verran liian vähän se toimii kyllä hyvin, mutta sitä joudutaan lisäämään usein. Liiallista pesuaineen määrää tulee välttää, koska se lisää pesuaineen kulkeutumaa huuhteluihin ja näin lisää huuhteluiden vedenvaihdon tarvetta. Copyright Isto Jokinen 15

LÄMPÖTILA PESUSSA Lämpötilan nosto parantaa pesutulosta varsinkin silloin kun metallin pinnalta ollaan poistamassa vetorasvaa, rasvaa ja öljyä. Lämpötilan nosto notkistaa niitä ja ne irtoavat helpommin pinnasta. Pesuaineilla on omat lämpötila-alueensa joissa ne toimivat parhaiten. Sopiva lämpötila riippuu myös pestävästä liasta. Liian korkeaa lämpötilaa tulee välttää koska se nostaa energiakustannuksia ja lisää voimakkaasti veden haihtumista. Haihtuva vesi tuo kosteutta ympäristöön ja voi haitata maalausta jos sitä tehdään lähellä. Copyright Isto Jokinen 16

LÄMPÖTILA PESUSSA Lämpötilan nosto vähentää pesuaineen vaahtoamista. Kun kappale siirtyy kuumasta pesuaineesta huuhteluun se ei saa kuivua siirron aikana. Kuivuttuaan pesuainejäämät tarttuvat pintaan niin, että niitä ei enää välttämättä saa irtoamaan kunnolla huuhtelussa pinnasta. Tämä on usein ongelma kastohuuhtelussa. Ei niinkään ruiskutushuuhtelussa. Kastopesuissa pinnan kuivumista voidaan estää ruiskuttamalla nostovaiheessa pinnalle kylmää vettä. Copyright Isto Jokinen 17

LÄMPÖTILA PESUSSA Kuva 5. Tuotetta ollaan nostamassa pesusta jolloin sen pintaan ruiskutetaan kylmää vettä. Kuva 6. Rautafosfatoinnin jälkeisten huuhteluiden jälkeen pintaan on jäänyt sakkaa joka ei enää ole irronnut kastohuuhtelussa koska huuhteluveden liike ollut liian vähäistä kotelon sisänurkassa. Copyright Isto Jokinen 18

SEKOITUS PESUSSA Ilman sekoitusta pesuaine ei pese pintaa. Mitä suuremmalla voimalla pesuaine kohtaa pestävän pinnan, sitä paremmin ja nopeammin se sitä pesee. Ruiskutuspesussa pesuaine kohtaa pestävän pinnan aina riittävän suurella voimalla kunhan pesuainesuihku osuu pestävään pintaan. Pinta peseytyy puhtaaksi nopeasti. Kastopesussa ei saada yhtä voimakasta kosketusta pesuaineen ja pinnan välillä, joten pesuaika pitenee. Tuotteen osat joissa sekoitus on vähäistä voivat peseytyä huonosti. Pitkä pesuaika yleensä auttaa. Copyright Isto Jokinen 19

SEKOITUS PESUSSA Kastopesussa sekoitus voidaan saada aikaan seuraavilla tavoilla: - Ilmapuhallus - Kierrättäminen pumppaamalla - Potkurisekoitus - Kappaleiden liikuttelu altaissa - Ultraääni Useaa sekoitustapaa voidaan käyttää samanaikaisesti. Copyright Isto Jokinen 20

ILMASEKOITUS PESUSSA Ilmasekoitus on yleisin sekoitustapa. Se on yksinkertainen toteuttaa ja tehokas sekoittamaan nesteitä. Ilmana voidaan käyttää paineilmaa, mutta kompressorien läpipäästämä öljy on poistettava siitä suodattimilla ja aktiivihiilellä. Parempi vaihtoehto on korkeapainepuhaltimella tuotettu ilma joka on öljytöntä. Ilmasekoitus tuo aina nesteisiin hiilidioksidia joka reagoi alkalisten osien kanssa ja pilaa hitaasti alkalisia kylpyjä. Tämän vuoksi turhaa ilmapuhallusta tulee välttää. Lisäksi turha puhallus lisää voimakkaasti haihtumista varsinkin lämmitetyissä kylvyissä. Copyright Isto Jokinen 21

KIERRÄTTÄMINEN PUMPPAAMALLA Sekoittaminen pumppaamalla ei ole yksinään kovin hyvin toimiva jos tuotteet ovat muodoltaan monimuotoisia. Se ei juurikaan aiheuta lämmitettyjen nesteiden haihtumista. Mitä kovemmaksi liike pumppaamalla saadaan, sitä paremmin menetelmä toimii. Tällöin pesuainetta imetään altaan pohjalta ja se palautetaan altaaseen lukuisista suuttimista kovalla paineella. Liikkuvan nesteen tulee osua tuotteen kaikkiin pintoihin. Copyright Isto Jokinen 22

POTKURISEKOITUS PESUSSA Sekoittaminen potkurisekoituksella ei ole yksinään aina kovin hyvin toimiva jos tuotteet ovat muodoltaan monimuotoisia. Toimintakyky riippuu kuitenkin pestävien tuotteiden likaisuusasteesta ja muodosta. Se ei juurikaan aiheuta lämmitettyjen nesteiden haihtumista. Mitä kovemmaksi liike saadaan, sitä paremmin menetelmä toimii. Liikkuvan nesteen tulee osua tuotteen kaikkiin pintoihin. Copyright Isto Jokinen 23

KAPPALEIDEN LIIKUTTELU ALTAASSA Kappaleiden liikuttelu vaatii mekaanisia ratkaisuja joilla osien jatkuvaa liikkumista pidetään yllä. On hieman monimutkainen toteuttaa. Kappaleiden liikuttelu on ultraäänen lisäksi ainoa sekoitusmuoto jolla voidaan saada pesuaineeseen liikettä myös kappaleiden sisäosiin; esimerkiksi putkien sisäosiin joihin ilmasekoituskaan ei saa asennosta johtuen liikettä aikaan. Kappaleiden liikuttelulla ei saada aikaan kovinbkaan voimakasta pesuaineen liikettä pinnassa. Copyright Isto Jokinen 24

ULTRAÄÄNI PESUSSA Ultraäänipesussa liike saadaan aikaan värähtelijöiden avulla jotka eivät suuresti liikuta pesuainetta paikasta toiseen vaan saavat sen värähtelemään niin että, pesuaineen liike aiheuttaa kavitaatiota pinnassa. Kavitaatio aiheuttaa hyvin voimakkaita pesuaineiskuja pintaan ja näin pesee sitä tehokkaasti. Ultraääni on pesuaineiden liikutusmenetelmistä tehokkain. Se kykenee pesemään myös osien sisäpintoja, koska koko pesuneste värähtelee samanaikaisesti. Menetelmää käytetään enemmän metallipinnoituksia edeltävissä pesuissa. Copyright Isto Jokinen 25

ULTRAÄÄNI PESUSSA Ultraäänipesun käyttö vaatii tekniikkaa, mutta se ei ole kuitenkaan kovin monimutkaista ja kallista. Kuva 7. Ultraäänipesulaite Ultraäänipesulla saadaan usein puhdistettua sellaisia likoja ja vaikean muotoisia osia joita muilla sekoitusmenetelmillä puhtaiksi saada. Etenkin koloja ja uria. Copyright Isto Jokinen 26

AIKA PESUSSA Tarvittavaan pesuaikaan vaikuttavat pesuaine, pestävä lika, pesutapa ( ruiskutus / kasto ), sekoituksen voimakkuus kastopesussa, tuotteiden muoto, metallin pinnan laatu ja pesuaineen lämpötila. Liian lyhyt pesuaika voi jättää pinnan likaiseksi. Liian pitkä pesuaika hidastaa työtä ja lisää kuluja. Liian pitkä pesuaika voi myös aiheuttaa pinnan syöpymistä etenkin alumiinilla ja sinkillä. Rautafosfatoinnissa pintaan alkaa tarttua sakkaa. Copyright Isto Jokinen 27

PESUAINEIDEN KUNNON VALVONTA Alkalisten ja happamien pesuaineiden pitoisuuksia voidaan valvoa happo-emästitrausten avulla. ph:ta voidaan valvoa mittaamalla. Pesutuloksen valvontaa tarvitaan myös, koska itse pesukylpy ei ole ainoa tekijä joka vaikuttaa pesutulokseen. Neutraalien pesuaineiden kuntoa voidaan valvoa vain silmämääräisesti itse pesuaineesta tai pesutuloksesta. Lopulta pesuaineet likaantuvat mm. lian sakkautumisen vuoksi niin, että ne on joko puhdistettava suodattamalla tai uusittava kokonaan. Suodatuspuhdistus on suositeltavaa koska se aiheuttaa vähemmän materiaalikuluja. Copyright Isto Jokinen 28

PESUJEN JÄLKEINEN HUUHTELU Huuhtelun tulee poistaa pinnalta pesuainejäämät jotta ne eivät haittaa myöhemmin maalien tartuntaa pintaan. Pesuainejäämiä ei saa kulkeutua liikaa seuraaviin aktiivivaiheisiin, koska ne ovat niissä vierasaineita jotka voivat haitata niiden toimintaa ja vähentää niiden käyttöikää. Haitan määrä riippuu paljon siitä mistä pesuaineesta ja seuraavasta vaiheesta on kyse. Tämä taas johtaa siihen, että huuhteluvesien vaihto on optimoitava sopivaksi. Copyright Isto Jokinen 29

PESUJEN JÄLKEINEN HUUHTELU Pestävien tuotteiden mukanaan seuraavaan vaiheeseen kuljettama neste riippuu mm. seuraavista tekijöistä: - Tuotteiden muoto, koko ja määrä - Valutusaika jonka pidentäminen vähentää kulkeumaa, mutta liian pitkänä aiheuttaa pinnan kuivumista joka ei ole suotavaa. - Ripustusasento jonka on oltava aina sellainen, että nesteet pääsevät valumaan pois ja mieluiten sellainen että ne valuvat pois nopeasti. Copyright Isto Jokinen 30

HUUHTELUVAIHEIDEN MÄÄRÄ Huuhteluvaiheen lisääminen yhdellä vähentää veden kulutuksen noin kymmenesosaan. Huuhteluvaiheiden määrän lisääminen vähentää huomattavasti veden kulutusta, mutta lisää laitteiden kokoa ja niiden hintaa. Kuva 8. Kolme huuhtelua peräkkäin. Veden haihtumisesta johtuen viimeinen huuhtelua ei tarvitse vaihtaa lainkaan, koska vesiä siirretään vastavirtaisesti. Copyright Isto Jokinen 31

HUUHTELUVESIEN KUNNON VALVONTA Kun huuhteluvesiin kulkeutuu happoja tai emäksiä ovat näiden pitoisuuksien kohoaminen mitattavissa ph-mittauksella. On tapauskohtaista millä ph-alueella huuhteluvesien sallitaan olevan. Ratkaiseva on tietysti viimeisen huuhtelun kunto ennen seuraavaa vaihetta. Huuhteluvesi voi olla ph-mittauksella mitattuna neutraali, mutta sisältää silti runsaasti suoloja. Näin käy silloin jos huuhteluveteen tulee kulkeumana sekä happoja että emäksiä tai ionimuodossa olevia metalleja. Copyright Isto Jokinen 32

HUUHTELUVESIEN KUNNON VALVONTA Suolojen määrä huuhteluvedestä voidaan mitata johtokykymittauksella. Mitä vähemmän vesi sisältää suoloja, sitä huonommin se johtaa sähköä. Huuhteluveden puhtausvaatimukset riippuvat pesu tai konversiokäsittelyprosessista. Mitä puhtaampia vesiä käytetään, sitä varmempaa on hyvä lopputulos. Puhtaiden vesien käyttö kuitenkin lisää paljon kustannuksia, joten johonkin on raja vedettävä veden puhtauden suhteen. Yleensä hanavesi on aivan liian likaista koska se sisältää mm. rautaa, mangaania, kalsiumia, klooria ja humusta joissain määrin. Copyright Isto Jokinen 33

IONIVAIHDETTU VESI HUUHTELUVETENÄ Ionivaihdetusta vedestä on poistettu kaikki ionit, jolloin se on hyvin puhdasta. Sen johtokyky on niin alhainen, että se ei juurikaan johda sähköä. Ionivaihdetusta vedestä itsestään ei jää puhdistettuihin pintoihin mitään epäpuhtauksia. Vesien sähkönjohtavuuksia: - Ionivaihdettu täysin puhdas vesi 0,2 µs/cm - Hyvin puhdas ionivaihdettu vesi 2 µs/cm - Yleensä riittävän puhdas 50 µs/cm - Hanavesi ( Pori ) n. 140 µs/cm. Copyright Isto Jokinen 34

HUUHTELUVESIEN KUNNON VALVONTA Huuhteluvesiin alkaa usein muodostua levää ja hometta jotka näkyvät jossain määrin vedessä, mutta paremminkin altaiden reunoilla. Levä ja home eivät näy ph-mittauksessa ja johtokyky mittauksessakin vain hyvin vähän. Levä ja home tulee pestä pois altaan pinnoilta silloin kun sen määrä lisääntyy. On hyvin tapauskohtaista milloin niistä on selvää haittaa. Pintojen puhdistaminen auttaa asiaan joksikin aikaa, mutta levä ja home tulevat altaisiin yleensä aina uudestaan. Niitä voidaan tuhota voimakkailla torjunta-aineilla, jotka ovat vaarallisia jätevesien puhdistuksessa. Copyright Isto Jokinen 35

TUOTTEIDEN RIPUSTUS ENNEN PESUA Ehdoton vaatimus on että nesteet valuvat tuotteen pinnoilta ja sisäosista kokonaan pois. Jos tuote on muodoltaan ja rakenteeltaan sellainen että tämä ei onnistu, on siihen tehtävä nesteenpoistoreikiä tai sitä ei voida käsitellä ollenkaan. Vaatimus koskee niin ruiskutus- kuin kastopesua. Molemmissa nesteitä alkaa kerääntyä sisäosiin niin etteivät ne poistu ennen seuraavaa vaihetta tai kuivausta jos muoto tai ripustusasento on väärä. Ripustus on tehtävä niin tukevaksi, että tuotteen asento ei muutu käsittelyn aikana. Copyright Isto Jokinen 36