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金屬加工液是機械加工不可缺少的重要配套材料,它可以提高加工精度、減少機床刀具磨損。選用合適的加工液使許多復雜的加工成為可能。然而加工液對人體健康和安全的危害也不容忽視,人們在關注它的危害性同時,也正在開展這方面的研究工作。
金屬加工液呼喚環保健康
就金屬加工液而言,其使用的添加劑正發生許多變化,這是因為客戶希望獲得高性能和環保的產品。許多公司重視生產部門員工可能出現的健康問題,能否提供能在全球范圍普遍適用的環保、健康和安全的產品,是所有金屬加工企業正面臨的挑戰。
我們發現,目前市場對低氣味、無皮膚刺激、低敏并且不含甲醛類物質的金屬加工液的需求日益增長??梢哉f,對于提供維護要求更低且使用壽命更長的金屬加工液的需求比以往任何時候都要迫切。此類金屬加工液能確保產品實現更有效的長效腐蝕控制,并可降低維護要求及防止細菌和真菌的生長—更重要的是,這類加工液更加關注對使用它們的工人的健康和安全的影響。
企業減少金屬加工液中的微生物含量的傳統作法是添加注冊殺菌劑。殺菌劑可以通過抑制細菌和真菌生物體的生長來延長加工液的使用壽命。沒有殺菌劑,這些生物體Z終將降解加工液中的多種化學成分,從而Z終降低加工液的使用性能。如今,由于客戶對安全環保提出了更高的要求,同時各地法規部門也進一步提出嚴格要求,所以不少曾廣泛使用的殺菌劑已被、正在被或將要被停止使用,被停用的殺菌劑就包括六氫化-1,3,5-三-(2-羥乙基)-(s)-3嗪和其他甲醛濃縮殺菌劑。
停用這些殺菌劑會明顯縮短數控刀具金屬加工液的壽命。因此,金屬加工液用戶通常希望通過其他更安全環保的技術來降低微生物含量,從而延長使用壽命,這為整個行業帶來了巨大的挑戰。解決這種情況的一個很好的方法是選擇可以防止微生物降解或添加提高輔助殺菌性能的添加劑成分,后者的典型例子就是添加特定的氨基醇,它既能夠提高殺菌劑性能,又能防止腐蝕和實現更好的 PH 控制。金屬加工業中一個重要的行業趨勢是選用金屬合金鋁來進行制造加工。鋁的優點是具有較高的強度重量比和出色的耐腐蝕性能,但缺點是鋁合金在高堿性PH值下較容易出現銹蝕。伯胺產品(例如陶氏化學的 CORRGUARD EXT)可以幫助配方設計者降低金屬加工液中的總堿度,令產品更適合加工鋁材。它還可以幫助配方設計者設計出適合多種金屬的產品,或針對特殊合金來定制產品。此類伯胺技術為各種金屬切削、成形和應用提供了充分的靈活性。
加工液添加劑的法規限制
如前所述,金屬加工企業正在尋找更安全和更環保的金屬加工液,法規機構也同樣如此。多個地區的法規機構,例如歐盟(EU)和聯合國(UN)已專門針對如何為危險品加貼標簽而制定相關操作指南。這就會要求對金屬加工液中使用的特定非環保安全的成分做出明顯標志,從而為金屬加工企業提供更安全的工作環境。
例如,法國是嚴格限制在金屬加工液中使用甲醛和可能釋放甲醛產品的國家之一。所以,即使使用甲醛濃縮殺菌劑有許多殺菌性能的優勢。但是,為了滿足本地法規要求,向法國供應產品的金屬加工業配方商必須減少甚至避免使用甲醛或釋放甲醛的成分。
我們還發現,在亞洲的很多國家(例如中國、日本和韓國),注重金屬加工液的安全與健康也正在成為一種趨勢。如果一個主要的使用國家限制使用殺菌劑,將導致所有的外國供貨商重新評估他們的產品配方,以確保能夠生產符合各國標準的產品日益重要。
EU 提出的對金屬加工液中使用含硼產品(包括硼酸)所作的限制,令行業面臨另一個新興挑戰。EU 要求限制此類含硼產品在金屬加工液中的用量,但同時要求Z終產品仍然必須足以保持正常的使用性能(特別在腐蝕控制等方面)。
而即使在沒有法規限制的地區或國家,很多金屬加工液公司也更希望以“不含甲醛”或“由可持續原料制成”作為其產品的賣點,從而提升整個品牌的價值,這也要求添加劑供貨商為其提供更合適的產品。
每位客戶及每個行業的情況各有不同。例如,某些金屬加工液的Z終用戶不希望使用含有特胺類物質(例如DCHA 或其他二級胺類物質)的金屬加工液,而某些用戶為了向員工提供更好的工作環境,可能拒絕使用含有乙醇胺或散發刺鼻氣味的產品。
不同行業的定制化解決方案
多數企業在生產金屬加工液時遵循“一種配方并不能適合所有人”的原則。為說明為何一種金屬加工液劑型不能滿足所有的生產要求,多家專業機構,例如摩擦學家與潤滑工程師學會(STLE)出版了大量技術性文章和手冊,來探討金屬加工液的類型及成分對各種金屬成形和金屬切削程序的影響。
如今,要求配方產品普遍適用于各種操作和金屬加工中已成為Z大的挑戰。某些產業,例如在航空航天和汽車應用的鋁質部件制造過程中,要求金屬加工液不會對部件的外觀造成不利影響,這通常要求金屬加工液的堿性能穩定在較低的PH 值(8.5-9.0)。但是,在這么低的PH下,往往很難保證防腐蝕控制。而伯胺產品卻能夠很好的既降低PH值,又同時實現防腐控制,從而解決了這一行業棘手難題。
除了為每個產業提供各種定制解決方案,還需要提供能夠在各種地區均可應用的金屬加工液。例如,影響液體使用壽命的水質對這些液體的總體性能起著巨大的影響作用,水中的鈣和鎂陽離子會與陰離子液體成分(脂肪酸鹽、石油磺酸鹽等)發生反應,導致乳劑穩定性和腐蝕控制降低。水中的陰離子(例如氯化物和硫酸鹽)還可引起腐蝕問題。軟化、去離子或反滲透水(雖然通常對液體性能和使用壽命有正面影響)會加劇泡沫形成。泡沫控制是液體廠商和用戶Z難解決的問題之一,并且由于更高的加工速度和更小的占地空間,泡沫控制現在已成為更加棘手的問題。
應對GHS的挑戰
目前我們可預見的一個主要挑戰是化學品危害分類和標簽的全球統一系統(GHS)。聯合國(UN)于 2012 年制定的文件為化工企業分類其產品提供了指南。指南要求企業必須在化學品上加貼與健康、物理和環境危害有關的標簽,并提供與產品標簽內容有關的信息。雖然全球標準有一致性的益處,但是對該標準的執行卻成為金屬加工液行業的挑戰。
如前所述,越來越多的Z終用戶要求金屬加工液更加有益于員工健康和環境安全。GHS 旨在使評估更簡便。分類系統是通過由所有產品標簽和安全數據表上的符號、信息詞、危險說明和防范說明組成的標準化系統,從而向用戶提供與危險品有關的信息。