Pobierz Rozdział XX: Rozpuszczalniki i ciecze specjalne i więcej Publikacje w PDF z Agrochemia tylko na Docsity!
Rozdział XX: Rozpuszczalniki i ciecze specjalne
Pod pojęciem cieczy specjalnych lub inaczej cieczy technolo-
gicznych, należy rozumieć wyodrębnione ciecze eksploatacyjne,
stosowane w przemyśle do różnych celów, które nie mieszczą się
w pojęciach: oleje smarne i oleje przemysłowe.
Do cieczy specjalnych najczęściej zalicza się następujące grupy
cieczy eksploatacyjnych:
q rozpuszczalniki, stanowiące indywidualne związki chemiczne,
np.: heksan, toluen, etylobenzen, ksylen lub stanowiące mie-
szaniny określonych grup węglowodorów, np.: rozpuszczalniki
aromatyczne, alifatyczne oraz inne mieszaniny związków che-
micznych,
q benzyny, w tym: benzyny lakiernicze, benzyny ekstrakcyjne,
benzyny apteczne,
q nafty, w tym: nafty oczyszczone,
q rozpuszczalniki do farb drukarskich,
q ciecze do specjalnych technologii obróbki metali,
q nośniki dla agrochemii,
q oleje fluksowe,
q zmywacze, plastyfikatory węglowodorowe i syntetyczne,
q oleje mineralne, w tym: oleje emulgujące, oleje procesowe, oleje
fluksowe i inne,
q olejowe nośniki ciepła (ciecze grzewcze),
q oleje białe,
q natłustki i inne.
Rozpuszczalnik – substancja tworząca jednorodny układ
(roztwór) z substancjami w niej rozpuszczonymi. W przypadku
jednorodnej mieszaniny dwóch cieczy, jest to składnik roztworu,
który znajduje się w nadmiarze.
Rozpuszczalniki są ważną grupą przemysłowych cieczy specjal-
nych. Na ogół są to substancje ciekłe w warunkach stosowania,
przeznaczone do otrzymywania roztworów w wielu procesach
przemysłowych, np.: przy sporządzaniu mieszanin cieczy i ciał
stałych, ekstrakcji, mycia części itp. Od rozpuszczalników, obok
odpowiednich do zastosowań właściwości rozpuszczających, wy-
maga się wielu innych specyficznych właściwości, zależnych od
stosowanego procesu lub innych przeznaczeń, które nie zawsze
jednocześnie są możliwe do spełnienia. Dobór odpowiedniego
rozpuszczalnika jest ściśle uzależniony od właściwości substancji
rozpuszczanej i warunków stosowania. W niektórych przypadkach,
ze względu na zastosowania, spośród rozpuszczalników, wyróżnia
się: rozcieńczalniki (diluenty), zmywacze i inne.
W zastosowaniach technicznych od rozpuszczalników wymaga
się między innymi:
q czystości, klarowności i odpowiedniej barwy (na ogół bezbarw-
ności),
q odpowiedniej lotności, z małą pozostałością po odparowaniu,
q lepkości odpowiedniej do zastosowań,
q dobrej stabilności chemicznej,
q braku reaktywności,
q braku działania korozyjnego,
q braku palności lub wysokiej temperatury zapłonu i samozapłonu,
q bezwodności,
q stabilnych właściwości fizycznych (wg specyfikacji),
q małej toksyczności,
q biodegradowalności,
q możliwości regeneracji,
q niskich kosztów użytkowania.
20.1 Klasyfikacja rozpuszczalników
Wyróżnia się trzy podstawowe rodzaje rozpuszczalników:
q jonizujące (dysocjujące, elektrolityczne) – ciecze polarne,
o dużej wartości stałej dielektrycznej, zbudowane z cząstek
o dużym momencie dipolowym, służące głównie do rozpusz-
czania związków (substancji), które w roztworach tworzą jony
(sole, kwasy, zasady i niektóre inne). Przykładami rozpuszczalni-
ków jonizujących mogą być: woda (H
2
O), ciekły amoniak (NH
3
ciekły dwutlenek siarki (SO
2
) i wiele innych;
q niejonizujące (niedysocjujące, nieelektrolityczne) – będące
organicznymi cieczami niepolarnymi, o małej wartości stałej
dielektrycznej, w ich skład wchodzą cząsteczki związków o ma-
łym momencie dipolowym. Najczęściej są to związki organiczne
(ale nie tylko). Nie powodują one dysocjacji elektrolitycznej roz-
puszczonych w nich substancji. Przykładami rozpuszczalników
niejonizujących mogą być węglowodory, np.: benzen, toluen,
ksylen i inne;
q pośrednie – ciecze polarne, o pośrednich wartościach stałej
dielektrycznej, zbudowane z cząstek o pośrednim momencie
dipolowym, np.: alkohol metylowy, alkohol etylowy, eter diety-
lowy, octan etylu i inne.
W praktyce stosuje się liczne klasyfikacje rozpuszczalników, wg
różnych cech: fizycznych, chemicznych i użytkowych. Za podsta-
wowe można uznać klasyfikacje według:
q cech fizycznych: gęstość, temperatura wrzenia, temperatura za-
płonu, lepkość, zdolność rozpuszczania określonych substancji,
temperatura krzepnięcia lub krystalizacji i inne,
q budowy chemicznej i składu chemicznego: węglowodory, estry,
etery, alkohole, ketony, oraz heterozwiązki siarki, azotu, tlenu,
fosforu, chloru itp.,
q zastosowań w różnych dziedzinach przemysłu: rozpuszczalniki
i rozcieńczalniki lakiernicze, zmywacze, plastyfikatory, ciecze
technologiczne itp.,
q cech użytkowych, związanych z bezpieczeństwem i ochroną
środowiska: niepalne, tworzące mieszaniny wybuchowe, tok-
syczne i nietoksyczne, biodegradowalne itp.
Rozdział XX
ROZPUSZCZALNIKI
I CIECZE SPECJALNE
20.2 Budowa chemiczna i podstawowe właściwości roz-
puszczalników
O przydatności rozpuszczalników do określonych zastosowań
decyduje ich skład chemiczny – budowa cząstek związków che-
micznych wchodzących w ich skład, a w przypadku mieszanin,
także udział poszczególnych składników w gotowym rozpusz-
czalniku.
Rozpuszczalniki znajdują szerokie zastosowanie w następują-
cych procesach:
q do mycia i odtłuszczania części (elementów elektroniki i optyki,
detali metalowych po obróbce, czyszczenia tekstyliów itp.),
Tabela 20.1 Podstawowy podział rozpuszczalników wg budowy chemicznej (we wzorach strukturalnych przedstawiających budowę chemiczną
łańcuchów węglowodorowych pominięto atomy wodoru, związane z atomami węgla)
Klasa Grupa
Przykład
Nazwa Wzór sumaryczny Budowa chemiczna
Węglowodory
n–parafiny n–heptan C
7
H
16
C–C–C–C–C–C–C
i–parafiny 2–metyloheksan C
7
H
16
C–C–C–C–C–C
I
C
olefiny 2–penten C
5
H
10
C–C=C–C–C
alkiny 2–pentyn C
5
H
8
C–C=C–C–C
nafteny cykloheksan C
6
H
12
CH
2
/ \
CH
2
CH
2
I I
CH
2
CH
2
\ /
CH
2
aromatyczne toluen C
7
H
8
C
6
H
5
.
CH
3
terpeny p–cymen C
10
H
16
inne
mieszaniny
węglowodorów
benzyny –
Zawierające tlen
alkohole etanol C
2
H
6
O C–C–O–H
ketony aceton C
3
H
7
O
C–C–C
\
O
estry octan etylu C
4
H
8
O
2
C–C–O–C–C
\
O
etery eter dietylowy C
4
H
10
O
C–C–O–C–C
glikole glikol etylenowy C
2
H
6
O
2
H–O–C–C–O–H
kwasy organiczne kwas octowy C
2
H
4
O
2
CH
3
–C=O
I
O–H
fenole fenol C
6
H
6
O C
6
H
5
.
OH
inne rozpuszczalniki roślinne tłuszcze (glicerydy) –
Inne heterozwiązki
aminy alifatyczne dietyloamina C
4
H
11
NH
C–C–N–C–C
|
H
aminy aromatyczne anilina C
6
H
7
NH
2
C
6
H
5
· NH
2
aminy cykliczne pirydyna C
5
H
5
N
N
nitrozwiązki nitrometan CH
3
O
2
N
C–N=O
\
O
chlorowco–
pochodne
trichlorometan CHCl
3
Cl
I
H–C–Cl
I
Cl
związki siarki tiofen C
4
H
4
S
HC–CH
II II
HC CH
\ /
S
Inne
woda H
2
O H–O–H
ditlenek węgla CO
2
O=C=O
stycznych pojęć i terminów. Niektóre właściwości są oceniane tymi
samymi metodami, które są stosowane w badaniach przetworów
naftowych.
20.3.1 Podstawowe metody badań
Do oceny jakości rozpuszczalników i cieczy specjalnych, których
zasadniczymi składnikami są węglowodory, stosuje się metody
znormalizowane, przeznaczone do badań paliw i innych przetwo-
rów naftowych, są to między innymi:
q gęstość w temperaturze 15°C lub 20°C,
q barwa,
q wygląd,
q skład frakcyjny,
q prężność par, w różnych temperaturach,
q lepkość kinematyczna w temperaturach: 40°C i 100°C, ale nie-
kiedy i w innych,
q lepkość dynamiczna,
q temperatura zapłonu w tyglu odkrytym,
q temperatura palenia,
q temperatura zapłonu w tyglu zakrytym,
q temperatura płynięcia,
q temperatura krystalizacji,
q temperatura mętnienia,
q działanie korodujące na metale,
q zawartość siarki,
q współczynnik załamania światła,
q napięcie powierzchniowe,
q napięcie przebicia,
q zawartość wody,
q zawartość zanieczyszczeń mechanicznych,
q współczynnik załamania światła,
q biodegradowalność,
q toksyczność.
20.3.2 Specyficzne metody badań
Specyficzne metody badań rozpuszczalników i cieczy specjal-
nych są stosowane głównie do oceny:
Grupa Podstawowe właściwości Główne zastosowania jako rozpuszczalniki
etery
Grupa związków chemicznych, pochodnych węglowodorów, w któ-
rych cząsteczce jest przynajmniej jedna grupa –C–O–C–. W przypadku
większej liczby grup –C–O–C– w cząsteczce zwiazki takie są nazywane
polieterami. Są to substancje trwałe, obojętne chemicznie o charaktery-
stycznym zapachu.
Szerokie zastosowanie w przemyśle jako bardzo dobre
rozpuszczalniki (np. eter etylowy, anizol), środki zapa-
chowe, składniki olejów syntetycznych oraz jako składniki
farb i lakierów.
glikole
Grupa związków chemicznych, pochodnych węglowodorów, alkohole,
w których cząsteczce są dwie grupy –OH. Dobrze rozpuszczalne w wo-
dzie. Substancje otrzymywane z glikoli, stanowiące produkty ich konden-
sacji, są nazywane poliglikolami.
Szerokie zastosowanie w przemyśle rozpuszczalniki (np.
glikoletylowy), składniki płynów chłodzących, olejów
syntetycznych oraz farb i lakierów.
kwasy
organiczne
Grupa związków chemicznych, pochodnych węglowodorów, w których
cząsteczce jest przynajmniej jedna grupa karboksylowa –C=O
I
OH
Małocząsteczkowe kwasy organiczne są dobrze rozpuszczalne w wodzie.
Ograniczone zastosowanie w przemyśle jako rozpuszczal-
niki oraz jako składniki środków spożywczych.
fenole
Grupa związków chemicznych, pochodnych węglowodorów, w których
cząsteczce do pierścienia aromatycznego jest przyłączona grupa –OH.
Niektóre fenole są rozpuszczalne w wodzie, dobrze rozpuszczalne w alko-
holach i eterach. Mają charakterystyczny zapach i są trujące.
Ze względu na zapach i właściwości trujące, bardzo ogra-
niczone zastosowanie jako składniki rozpuszczalników
oraz innych produktów (inhibitory utlenienia).
tłuszcze
(glicerydy)
Grupa związków chemicznych, estrów glicerolu i kwasów organicznych
(kwasów tłuszczowych nasyconych lub nienasyconych) pochodzenia
zwierzęcego (z dużą zawartością kwasów nasyconych) lub roślinnego (z
dużą zawartością kwasów nienasyconych).
Składniki natłuszczające niektórych rodzajów rozpusz-
czalników, stosowane do wyrobu mydeł, świec oraz jako
pokosty i w wielu innych zastosowaniach przemysłowych
i spożywczych.
aminy
Grupa związków chemicznych, pochodnych węglowodorów, w których
cząsteczce jest przynajmniej jedna grupa –NH
2
. Wyróżnia się aminy:
alifatyczne, cykliczne, aromatyczne, w zależności od tego, do jakiego
węglowodoru jest podstawiona grupa –NH
2
. Słabo rozpuszczalne w wo-
dzie lub w ogóle nie rozpuszczalne; dobrze rozpuszczalne w niektórych
rozpuszczalnikach organicznych.
Ze względu na zapach i właściwości trujące, bardzo ogra-
niczone zastosowanie jako składniki rozpuszczalników
oraz innych produktów (inhibitory utlenienia).
nitrozwiązki
Grupa związków chemicznych, pochodnych węglowodorów, w których
cząsteczce jest przynajmniej jedna grupa nitrowa –NO
2
.
W składzie rozpuszczalników ograniczone zastosowanie
jako inhibitory korozji.
chlorowco-
pochodne
Grupa związków chemicznych, pochodnych węglowodorów, w których
cząsteczce jest przynajmniej jeden atom chlorowca (F, Cl, I). Są to związki
o małej reaktywności, nierozpuszczalne w wodzie.
Doskonałe rozpuszczalniki, o ograniczonym zastosowa-
niu, ze względu na reakcję z ozonem, w procesie tworze-
nia tzw. dziury ozonowej. Składniki płynów gaśniczych
oraz jako czynnik chłodzący w układach chłodzenia.
związki siarki
Grupa związków chemicznych, pochodnych węglowodorów, w których
cząsteczce jest przynajmniej jeden atom siarki (S). Wyróżnia się wiele
grup związków siarki: merkaptany (zawierające grupę (–SH) disiarczki
zawierające grupę (–C–S–S–C–) i wiele innych. Charakteryzują się nie-
przyjemnym intensywnym zapachem. W większości są trujące.
Ograniczone zastosowanie w składzie rozpuszczalników,
jako inhibitory korozji.
woda Substancja powszechnie występująca w przyrodzie.
Stosowana jako rozpuszczalnik wielu substancji oraz jako
składnik nowoczesnych rozpuszczalników (farby i lakiery)
oraz środków myjących w postaci roztworów lub emulsji.
ditlenek węgla
W normalnych warunkach jest to bezbarwny i bezwonny gaz, o gęstości
względem powietrza 1,53. Temperatura sublimacji wynosi –78,5°C, a tem-
peratura wrzenia (przy ciśnieniu 5,3 barów) – 56,6°C. Nie jest substancją
toksyczną, lecz w dużym stężeniu działa dusząco, w rezultacie zmniejsze-
nia stężenia tlenu. Pod zwiększonym ciśnieniem dobrze rozpuszcza się
w wodzie (woda sodowa), częściowo tworząc kwas węglowy. Ditlenek
węgla, przy odpowiednio wysokim ciśnieniu, przechodzi w tzw. stan
nadkrytyczny.
W postaci nadkrytycznej jest stosowany jako nowocze-
sny ekstrahent, rozpuszczalnik do farb i lakierów, środek
odtłuszczający oraz zmywacz. W handlu jest dostarczany
w postaci skroplonej (w butlach) lub w postaci stałej jako
tzw. suchy lód.
Tabela 20.2 Podstawowe właściwości i zastosowania poszczególnych grup rozpuszczalników (c.d ze strony XX-3)
Rozdział XX: Rozpuszczalniki i ciecze specjalne
q zdolności do rozpuszczania,
q lotności,
q składu chemicznego i zawartości zanieczyszczeń.
Parametry charakteryzujące zdolność do rozpuszczania
Parametry te mają zasadnicze znaczenie przy ocenie przydat-
ności rozpuszczalnika do określonych zastosowań, zaliczają się do
nich:
Wskaźnik Bondinga (HBI) jest to parametr charakteryzujący
energię wiązania między cząsteczkami rozpuszczalnika; energia ta
wynika z wiązania wodorowego. Wartości HBI są podawane w jed-
nostkach MPa
0,
lub (kaloria/cm
3
0,
. Wiązanie wodorowe (mostek
wodorowy) jest to specyficzne wiązanie chemiczne występujące
wewnątrz cząsteczek lub pomiędzy cząsteczkami tego samego
rodzaju. W wiązaniu tym uczestniczy proton pozbawiony elektro-
nów (związany z innym atomem) i inny atom elektroujemny, tj.
tlen, fluor, azot. W wyniku wiązań wodorowych powstają asocjaty,
np. cząsteczki wody połączone w cząsteczki podwójne, potrójne
itd. Wiązanie wodorowe dotyczy głównie rozpuszczalników tleno-
wych. Węglowodory nie tworzą wiązań wodorowych.
HBI jest jednym z parametrów rozpuszczalności, wykorzysty-
wanym do przewidywania zdolności do mieszania rozpuszczalnika
i substancji rozpuszczonej.
Wskaźnik rozpuszczalności Hansena (HSI) jest to jeden
z parametrów oceny rozpuszczalników, pod względem zdolności
rozpuszczania. Parametr ten jest obliczany na podstawie fizycznych
właściwości rozpuszczalnika (masa cząsteczkowa, gęstość, tempe-
ratura wrzenia).
Wskaźnik rozpuszczalności Hansena jest stosowany do oceny
zdolności do rozpuszczania wszystkich typów rozpuszczalników;
jest szczególnie przydatny do oceny zdolności rozpuszczania
przede wszystkim niepolarnych rozpuszczalników węglowodoro-
wych i naftowych. Im większa wartość HSI, tym większa zdolność
rozpuszczania. Istnieje specjalna skala rozpuszczalności, oparta na
wskaźniku rozpuszczalności Hansena.
Typowe wartości dla wybranych grup rozpuszczalników, poda-
no poniżej:
q parafiny i i-parafiny 7,
q alkeny 7,
q nafteny 7,
q aromaty 8,
q octany 8,
q ketony 8,
q glikol etylenowy 9,
q alkohole 11,
Parametr rozpuszczalności Hildebranda (HSP) jest to miara
sił przyciągania między cząsteczkami rozpuszczalnika, które muszą
zostać przezwyciężone podczas rozpuszczania polimeru lub innej
substancji. Może on zostać obliczony na podstawie znajomości
ciepła odparowania rozpuszczalnika.
Parametr rozpuszczalności Hildebranda jest użyteczny do prze-
widywania zdolności do mieszania rozpuszczalnika i substancji
rozpuszczonej. Na ogół jest stosowany wraz z innymi parametrami
rozpuszczalności (indeks wiązania wodorowego, polarność cząst-
kowa), podczas opracowywania map rozpuszczalności polimerów,
a także do oceny przydatności rozpuszczalników do ekstrakcji ole-
jów z nasion roślin.
Została opracowana skala rozpuszczalności wg Hildebranda.
Jednostką, w której podawane są wartości tej skali jest: MPa
0,
lub
(kaloria/cm
3
0,
. Wartości parametru rozpuszczalności Hildebranda,
w (kaloriach/cm
3
0,
, dla przykładowo wybranych rozpuszczalni-
ków, podano poniżej:
q benzyna lakowa 7,
q benzyna ekstrakcyjna 7,00…7,
q rozpuszczalniki aromatyczne 8,70…8,
q nafta oczyszczona (bez aromatów) 7,
Wskaźnik kauri-butanol, punkt butanolowy (KBV lub KBI),
jest to znormalizowana miara zdolności rozpuszczania przez
rozpuszczalniki węglowodorowe. KBI jest wyrażany jako objętość
w mililitrach, rozpuszczalnika węglowodorowego, która w tem-
peraturze 25°C, może być dodana do wzorcowego roztworu ży-
wicy kauri, rozpuszczonej w czystym n-butanolu (400g żywicy
w 2 000g butanolu), bez wypadnięcia z roztworu śladów żywicy.
Oznaczanie jest wykonywane metodą znormalizowaną w ASTM
D 1133.
Skalę KBV określają dwa rozpuszczalniki wzorcowe:
q KBV = 40, dla mieszaniny 75/25 n-heptanu i toluenu,
q KBV = 105, dla czystego toluenu.
KBV jest bardzo ważną cechą rozpuszczalnika, definiującą jego
charakter. Im większa wartość wskaźnika kauri-butanol, tym lepsza
ogólna zdolność rozpuszczania. Wskaźnik kauri-butanol znajduje
zastosowanie do oceny rozpuszczalności różnych żywic i gum.
Zdolność rozpuszczania jest zależna od składu rozpuszczalnika
i zwiększa się wraz z zwiększeniem zawartości węglowodorów aro-
matycznych – na ogół, im większa zawartość aromatów, tym więk-
sza wartość KBV; KBV jest bardziej precyzyjny i lepiej charakteryzuje
rozpuszczalnik, niż punkt anilinowy.
Punkt anilinowy jest to najniższa temperatura, wyrażana w: °C,
°F, K, w której równe objętości aniliny i badanego produktu są cał-
kowicie mieszalne w warunkach znormalizowanych. Punkt anilino-
wy jest podstawowym parametrem charakteryzującym zdolność
rozpuszczalników pod względem zdolności rozpuszczania. Jest
stosowany głównie w przypadku rozpuszczalników naftowych.
Oznaczanie punktu anilinowego jest wykonywane metodą ręczną
lub automatyczną. Zasadniczą część ręcznego aparatu do oznacza-
nia punktu anilinowego przedstawia rys. 4.70.
Wartości punktu anilinowego (°C) dla przykładowo wybranych
rozpuszczalników, podano poniżej:
q toluen 9,
q rozpuszczalniki węglowodorowe 41…81,
q rozpuszczalniki aromatyczne 9…16,
q benzyna lakowa 56…67,
q benzyna ekstrakcyjna 58…65,
q nafta oczyszczona z małą zawartością aromatów 64…78,
q parafinowe oleje mineralne 93…117,
q plastyfikatory węglowodorowe na bazie aromatów 25…45,
q plastyfikatory węglowodorowe z dużą zawartością
aromatów 42…77,
q plastyfikatory węglowodorowe z małą zawartością
aromatów 110.
Znajomość punktu anilinowego pozwala przewidzieć działanie
rozpuszczalnika na elastomery. Im niższy punkt anilinowy, tym
większa skłonność rozpuszczalnika do spęczniania gum.
W niektórych przypadkach jest oznaczany tzw. mieszany punkt
anilinowy (patrz p. 4.16).
Polarność cząstkowa jest to parametr charakteryzujący
oddziaływanie sił międzycząsteczkowych w rozpuszczalniku. Po-
larność cząstkowa jest obliczana na podstawie innych stałych fi-
zycznych, podobnie jak stała dielektryczna, jest to miara udziału sił
międzycząsteczkowych między dipolami. Jednostkami polarności
cząstkowej są MPa
0,
lub (kaloria/cm
3
0,
. Jest to jeden z parametrów
określających zdolność rozpuszczania, stosowany przy opracowy-
waniu składu mieszaniny rozpuszczalników. Polarność cząstkowa
większości rozpuszczalników węglowodorowych wynosi zero.
Stopień rozcieńczania jest to miara tolerancji roztworu nitro-
celulozy w aktywnym rozpuszczalniku, na dodatek innego rozpusz-
czalnika (diluenta).
W przemyśle lakierniczym są stosowane trzy podstawowe
rodzaje rozpuszczalników: aktywne (estry i ketony), utajone (al-
kohole) i diluenty węglowodorowe. Stopień rozcieńczania określa
maksymalną ilość słabszego rozpuszczalnika (diluentu), wyrażoną
w %(m/m) lub %(V/V), zapewniającą zachowanie wymaganych
właściwości użytkowych. Parametr ten jest stosowany wyłącznie
w przypadku rozpuszczalników stosowanych do rozpuszczania
nitrocelulozy. Stopień rozcieńczania jest oznaczany metodą znor-
malizowaną.
Rozdział XX: Rozpuszczalniki i ciecze specjalne
o charakterze alkoholi lub pośrednio do oceny zawartości grup
hydroksylowych w estrach.
Ocena organoleptyczna jest to metoda identyfikacji i oceny
jakości rozpuszczalników, polegająca na porównaniu próbek
rozpuszczalnika z wzorcem tego rozpuszczalnika. Metodą tą są
ocenianie takie parametry jakościowe rozpuszczalników, jak: wy-
gląd, przezroczystość, zapach, barwa, zawartość zanieczyszczeń
mechanicznych (osadów), a w przypadkach niektórych substancji
(np. alkohol etylowy), także smak. W wielu przypadkach, w do-
kumentach normatywnych podawany jest wygląd – na ogół jest
on oceniany wzrokowo poprzez porównanie z opisem, zawartym
w dokumencie normatywnym lub specyfikacji.
Metody organoleptyczne są pomocne przy identyfikacji roz-
puszczalników i ocenie ich czystości.
Pozostałość po odparowaniu jest to ilość osadu, jaka pozo-
stanie po odparowaniu rozpuszczalnika i wysuszeniu pozostałości,
w warunkach znormalizowanych, najczęściej wyrażana w %(m/m)
lub mg/100 ml. Składnikami pozostałości po odparowaniu są
zanieczyszczenia mechaniczne, żywice oraz niektóre organiczne
pochodne metali. Pozostałość po odparowaniu jest ważnym para-
metrem, określającym stan czystości rozpuszczalnika. Substancje
pozostające po odparowaniu rozpuszczalnika zanieczyszczają po-
wierzchnie, z którymi rozpuszczalnik jest w kontakcie.
Pozostałość po sulfonowaniu jest to ilość produktu, najczę-
ściej wyrażana w %(V/V), jaka pozostanie po jego sulfonowaniu
98,61% kwasem siarkowym (H
2
SO
4
) w znormalizowanych warun-
kach. Reakcja sulfonowania polega na bezpośrednim wprowadze-
niu do cząsteczki związku chemicznego grupy sulfonowej (–SO
3
H)
poprzez działanie stężonym kwasem siarkowym. Reakcja ta jest
charakterystyczna dla węglowodorów aromatycznych, ale wcho-
dzą w nią również inne reaktywne związki organiczne. Parafiny
i nafteny w warunkach oznaczania nie reagują z kwasem siarko-
wym. Pozostałość po sulfonowaniu jest miarą zawartości w roz-
puszczalniku parafin i naftenów lub zawartości węglowodorów
aromatycznych i innych związków reaktywnych, pogarszających
stabilność chemiczną produktu.
Polarne zanieczyszczenia są to związki chemiczne (substan-
cje), których cząsteczki wykazują polaryzację trwałą lub zjawisko
polaryzacji indukowanej, polegające na rozsunięciu ładunków
przeciwnych znaków (+, –) pod wpływem zewnętrznego pola
elektrycznego, w rezultacie czego cząstki stają się wzbudzonymi
dipolami, o pewnym momencie dipolowym. Zawartość składników
polarnych w rozpuszczalnikach jest oznaczana metodami chroma-
tografii i najczęściej wyrażana w %(m/m). Substancje polarne są
uznawane za zanieczyszczenia rozpuszczalników. Obecność sub-
stancji polarnych, w niektórych rozpuszczalnikach naftowych i pla-
styfikatorach, np. stosowanych w procesach chemicznych, powo-
duje niewłaściwy przebieg procesu. Składniki polarne są również
przyczyną powstawania żywic, w rozpuszczalnikach naftowych.
Test Doctora jest to metoda jakościowa wykrywania w rozpusz-
czalnikach i innych produktach naftowych reaktywnych związków
siarki, takich jak siarkowodór, merkaptany i innych, poprzez reakcję
tych związków z ołowinem sodowym wobec kwiatu siarczanego
1
który w obecności tych związków zmienia barwę z jasnożółtej na
pomarańczową, brązową lub czarną. Siarkowodór oraz merkaptany
nadają rozpuszczalnikom nieprzyjemny, odstręczający zapach i są
powodem pogorszenia jakości: zmiany barwy, powstawania żywic
i korozji metali.
Zawartość grup karbonylowych jest to zawartość w roz-
puszczalniku związków, zawierających w swoim składzie grupę
karbonylową (C=O), połączoną z rodnikiem alifatycznym lub aro-
matycznym. Do ich oznaczania są stosowane metody chromato-
grafii oraz inne metody bazujące na specyficznych właściwościach
chemicznych lub fizycznych poszczególnych składników lub grup
składników.
Związki chemiczne, zawierające w cząsteczce grupę karbony-
lową, w szczególności aldehydy, stanowią szkodliwe zanieczysz-
czenie rozpuszczalników. Aldehydy są związkami reaktywnymi
i pogarszają stabilność chemiczną rozpuszczalników, mają często
nieprzyjemny, ostry zapach i są szkodliwe dla człowieka.
Zawartość metali ciężkich jest to stężenie w rozpuszczalniku
metali, potocznie zwanych ciężkimi, ze względu na ich dużą masę
atomową, takich jak: kobalt (Co), miedź (Cu), mangan (Mn), cynk
(Zn), kadm (Cd), żelazo (Fe), wanad (V), chrom (Cr) i innych, któ-
rych obecność w cieczach specjalnych może być spowodowana
zanieczyszczeniami, np. pochodzącymi z katalizatorów, z opako-
wań lub atmosfery itp. Zawartość metali ciężkich jest oznaczana
metodami spektrometrii absorpcji atomowej oraz spektrometrii
plazmowej.
W określonych przypadkach (np. plastyfikatory) oznaczanie
zawartości metali ciężkich jest wykonywane po przefiltrowaniu
produktu przez sączek membranowy, o określonej średnicy porów.
W ten sposób jest oznaczana zawartość metali, tworzących ze
składnikami plastyfikatora związki chemiczne, które nie mogą być
usunięte w procesie produkcji wyrobów z tworzyw sztucznych.
Niektóre zastosowania rozpuszczalników i cieczy specjalnych
(np. przemysł spożywczy, farmaceutyczny, kosmetyczny) wymaga-
ją bardzo małych stężeń metali ciężkich, ze względu na ich szkodli-
wość dla zdrowia. Metale ciężkie mogą katalizować procesy utle-
niania rozpuszczalników, co powoduje pogorszenie ich jakości.
Zawartość nadtlenków (liczba nadtlenkowa) jest to zawar-
tość tlenu, związanego w postaci nadtlenków, tj. zawierających
w cząsteczce ugrupowanie atomów tlenu (-O-O-). Substancje te
są rezultatem reakcji cząsteczek eterów z tlenem powietrza. Nad-
tlenki są substancjami inicjującymi łańcuchowe reakcje utleniania.
Ich obecność w rozpuszczalniku może powodować pogorszenie
jakości rozpuszczalnika podczas magazynowania i użytkowania.
Niektóre nadtlenki są substancjami wybuchowymi. W celu zmniej-
szenia ryzyka powstawania nadtlenków, do rozpuszczalników są
wprowadzane inhibitory utleniania.
W przypadkach niektórych rozpuszczalników i cieczy specjal-
nych, ze względu na stosowane do ich produkcji technologie,
w ich składzie mogą występować indywidualne związki chemicz-
ne, uznawane za niepożądane ze względu na szkodliwość dla
zdrowia lub środowiska, bądź zakłócające przebieg procesów tech-
nologicznych. Do oznaczania ich zawartości niekiedy są stosowane
metody oparte o indywidualne reakcje chemiczne ze specyficzny-
mi reagentami.
20.4 Asortyment rozpuszczalników i cieczy specjalnych
Rozpuszczalniki są stosowane w tych przypadkach, gdy wystę-
pują trudności w operowaniu produktem w jego naturalnym stanie
skupienia. Są stosowane jako czynnik transportujący lub jako śro-
dowisko reakcji.
W zależności od zastosowań, potrzeb i urządzeń technologicz-
nych, dostępnych środków ochrony człowieka i środowiska, od
rozpuszczalników należy wymagać:
q właściwej lotności,
q zdolności rozpuszczania, odpowiedniej do rozpuszczanej sub-
stancji,
q możliwie małej skłonności do zapalania i palenia,
q odpowiedniej lepkości,
q braku właściwości toksycznych.
Wybór rozpuszczalnika do określonych zastosowań jest zawsze
kompromisem zależnym od:
q właściwości rozpuszczanego materiału,
q wymaganej jakości gotowego wyrobu,
q przepisów prawnych,
q ceny.
W asortymencie rozpuszczalników i cieczy specjalnych ważną
pozycję zajmują ciecze węglowodorowe, otrzymywane głównie
w różnych procesach zachowawczej i przetwórczej przeróbki ropy
1 Kwiat siarczany – zwyczajowa nazwa drobnokrystalicznej siarki, otrzymywanej
przez kondensację par siarki podczas destylacji siarki surowej.
naftowej. TOTAL od wielu lat specjalizuje się w tej dziedzinie. Ofe-
ruje szeroki asortyment tego typu cieczy i ma liczące się w świecie
osiągnięcia, szczególnie w obszarach: bezpieczeństwa chemiczne-
go, ochrony człowieka i środowiska.
Węglowodorowe rozpuszczalniki i ciecze specjalne znajdują bar-
dzo szerokie zastosowania w różnych dziedzinach przemysłu, jako:
- składniki wyrobów finalnych:
q farb, lakierów, środków powierzchniowo-czynnych,
q klejów i substancji adhezyjnych,
q farb drukarskich,
q gum i tworzyw sztucznych;
- środki ekstrakcyjne:
q odtłuszczanie metali, czyszczenie odzieży,
q w przemyśle spożywczym do ekstrakcji tłuszczów,
q w kosmetyce i farmacji, do ekstrakcji olejków eterycznych
i innych oleistych surowców,
q w przemyśle chemicznym w procesach ekstrakcji;
- nośniki środków aktywnych:
q w kosmetyce, np. jako aerozole,
q pestycydów, insektycydów i herbicydów,
q środków stosowanych w przemyśle (np. środków smarnych),
q olejów do płuczek wiertniczych;
- ciecze wspomagające procesy technologiczne:
q w procesach polimeryzacji,
q czynnik ekspandujący;
- ciekłe paliwa:
q nafty oświetleniowe,
q oleje oświetleniowe,
q paliwa do specjalnych pieców (np. w piekarnictwie)
oraz w wielu innych współczesnych technologiach.
Badania marketingowe, przeprowadzone w Europie, zrealizo-
wane przez wyspecjalizowane agendy TOTAL, określiły zapotrze-
bowanie poszczególnych dziedzin przemysłu na węglowodorowe
rozpuszczalniki i ciecze specjalne. Ilustruje to diagram, przedsta-
wiony na rys. 20.1.
20.5 Właściwości i zastosowania rozpuszczalników i cie-
czy specjalnych
20.5.1 Benzyny ekstrakcyjne
Benzyny ekstrakcyjne są to lekkie frakcje ropy naftowej, o wą-
skim zakresie temperatur destylacji, praktycznie nie zawierające
węglowodorów aromatycznych i nienasyconych oraz związków
siarki. Są to bezbarwne, lotne ciecze, o charakterystycznym, przy-
jemnym zapachu węglowodorów parafinowych, otrzymywane
na drodze rektyfikacji i oczyszczania lekkich frakcji benzynowych,
pochodzących z destylacji atmosferycznej ropy naftowej, a także
w produkty rektyfikacji lekkich frakcji benzynowych, otrzymywa-
nych w procesach wodorowych (hydrorafinacja, hydrokraking).
Współczesne benzyny ekstrakcyjne, wysokiej jakości, charakte-
ryzują się następującymi właściwościami:
q gęstość w temperaturze 15°C: 628…735 kg/m
3
q zakres temperatur destylacji: 30…170°C,
q liczba atomów węgla w cząsteczce: (C5…C10),
q zawartość węglowodorów aromatycznych: 0,001…0,5% (m/m),
q barwa wg skali Saybolt’a: 30,
q zawartość benzenu: 0…30 mg/kg (ppm),
q zawartość siarki: 0…2 mg/kg (ppm),
q temperatura zapłonu, wg Abel: < 0°C,
q czas odparowania, wg DIN 53170 (eter etylowy = 1): 1…8,
q prężność par, wg Reida w temperaturze 20°C: 50…1100 mbar,
q napięcie powierzchniowe w temperaturze 20°C: 17…24 dyn/cm,
q współczynnik załamania światła, n
D
20
q lepkość kinematyczna w temperaturze 20°C: 0,4…1,0 mm
2
/s,
q punkt anilinowy: 58…70°C,
q parametr rozpuszczalności Hildebranda: 7…7,70 (kaloria/cm
3
0,
q punkt butanolowy (wskaźnik kauri-butanol): 27…35 ml.
Benzyny ekstrakcyjne znalazły liczne zastosowania przemysłowe:
q ekstrakcja tłuszczów,
q ekstrakcja olejków aromatycznych, w przemyśle farmaceutycz-
nym i kosmetycznym,
q odtłuszczanie powierzchni w przemyśle metalurgicznym i la-
kiernictwie,
q jako składnik: klejów, lakierów, tuszy drukarskich, środków ad-
hezyjnych,
q w procesach produkcji wyrobów gumowych,
q w procesie spieniania (ekspandowania) polistyrenu,
q do otrzymywania aerozoli,
q w pralnictwie do wybarwiania plam,
q jako paliwo w piecach i palnikach katalitycznych,
q jako ciecz procesowa w przemyśle chemicznym,
oraz w licznych zastosowaniach domowych i wielu innych dzie-
dzinach.
Wyróżnia się trzy podstawowe grupy benzyn ekstrakcyjnych:
q o niskiej temperaturze wrzenia: 35…100°C,
q o średniej temperaturze wrzenia: 60…115°C,
q o wysokiej temperaturze wrzenia: 100…175°C.
20.5.2 Benzyny lakiernicze (lakowe)
Benzyny lakiernicze jest to frakcja ropy naftowej, o wąskim
zakresie destylacji i zróżnicowanej zawartości węglowodorów
aromatycznych, praktycznie nie zawierająca węglowodorów niena-
syconych oraz związków siarki. Gatunki benzyny lakierniczej różnią
się zakresem destylacji i właściwościami związanymi z tym parame-
trem. Są to bezbarwne, lotne ciecze, o charakterystycznym, przy-
jemnym zapachu węglowodorów parafinowych. Są otrzymywane
na drodze rektyfikacji i oczyszczania odpo-
wiednich frakcji benzynowych, pochodzących
z destylacji atmosferycznej ropy naftowej,
a także rektyfikacji lekkich frakcji benzyno-
wych, otrzymywanych w procesach wodoro-
wych (hydrorafinacja, hydrokraking itp.).
Współczesne benzyny lakiernicze, wysokiej
jakości, charakteryzują się następującymi wła-
ściwościami:
q gęstość w temperaturze 15°C:
740…815 kg/m
3
q zakres temperatur destylacji: 130…220°C,
q liczba atomów węgla w cząsteczce:
C9…C12,
q zawartość węglowodorów aromatycznych:
0,03…22,0% (m/m),
Rys. 20.1 Zapotrzebowanie na węglowodorowe rozpuszczalniki i ciecze specjal-
nych w poszczególnych dziedzinach przemysłu
1 – przemysł kosmetyczny, 2 – przemysł chemiczny, 3 – farby i lakiery, 4 – produkcja
gum i tworzyw sztucznych, 5 – farmacja, 6 – środki adhezyjne, 7 – farby drukarskie
8 – agrochemia, 9 – zastosowania domowe i do samochodów, 10 – przemysł
metalowy, 11 – ekstrakcja do celów spożywczych, 12 – pralnictwo, 13 – pozostałe
gałęzie przemysłu.
q zawartość węglowodorów aromatycznych.
Wybór pomiędzy różnymi gatunkami w du-
żym stopniu zależy od wymaganej podatności
do odparowania, charakteryzowanej parame-
trami:
q zakres destylacji,
q czas odparowania,
q prężność par wg Reida.
Następujące zastosowania poszczególnych
rozpuszczalników aromatycznych, ze względu
na ich właściwości, można uznać za typowe:
TOLUEN – zdolność do szybkiego odparo-
wania i doskonałe właściwości rozpuszczające,
predysponują go do zastosowań:
q farby (zwłaszcza do znakowania dróg),
q kleje i spoiwa,
q farby drukarskie,
q w przemyśle chemicznym i farmaceutycz-
nym, jako: surowiec, środowisko reakcji oraz
rozpuszczalnik.
KSYLEN – główne zastosowania obejmują:
q farby (zwłaszcza dla przemysłu motoryzacyjnego),
q czyszczenie maszyn drukarskich i filców drukarskich,
q środki do konserwacji drewna,
q agrochemia.
Inne, charakteryzujące się wyższą temperaturą zapłonu oraz
dłuższym czasem odparowania, znajdują zastosowanie w nastę-
pujących obszarach:
q farby (głównie do zastosowań przemysłowych
q jako rozcieńczalniki,
q czyszczenie filców drukarskich,
q czyszczenie maszyn,
q agrochemia,
q ekstrakcja tlenków lantanowców.
20.5.5 Rozpuszczalniki izoparafinowe i cykloparafinowe
Rozpuszczalniki izoparafinowe są to mieszaniny węglowodorów
izoparafinowych, o zróżnicowanej zawartości węgla w cząsteczce.
Do tej grupy zalicza się również metylocykloheksan, który jest wę-
glowodorem cykloparafinowym, o wzorze sumarycznym C
7
H
14
Rozpuszczalniki te są otrzymywane z naftowych frakcji węglo-
wodorowych lub na drodze syntezy z zastosowaniem specjalnych
procesów i katalizatorów. Poprzez odpowiednie oczyszczanie
i warunki syntezy zapewnia się małą zawartość węglowodorów
aromatycznych i siarki.
Rozpuszczalniki izoparafinowe charakteryzują się następujący-
mi zaletami:
q brakiem, w składzie, węglowodorów aromatycznych, w tym
całkowitym brakiem benzenu,
q brakiem nieprzyjemnego zapachu,
q małym napięciem powierzchniowym i dużym napięciem mię-
dzyfazowym,
q małą przewodnością elektryczną,
q bardzo niską temperaturą płynięcia.
Są to rozpuszczalniki spełniające wymagania, stawiane przez
przemysł farmaceutyczny, kosmetyczny i spożywczy.
Następujące zastosowania poszczególnych tych rozpuszczalni-
ków, można uznać za typowe:
- aerozole, lotne rozcieńczalniki do farb,
- produkcja farb bezzapachowych na bazie żywic alkidowych,
woski, środki czystości do samochodów, mydła przemysłowe,
obróbka metali skrawaniem, rozpuszczalniki do celów domo-
wych,
- tłoczenie i prasowanie, obróbka metali skrawaniem i elektro-
iskrowa,
- ekstrakcja rud metali: uran, miedź, nikiel, nośnik środków aktyw-
nych,
- składniki środków smarnych, przeznaczonych do zastosowań
w przemysłach: farmaceutycznym, kosmetycznym i spożyw-
czym oraz jako paliwo do pieców katalitycznych.
20.5.6 Plastyfikatory
Plastyfikatory, zwane również zmiękczaczami, są to najczęściej
mało lotne ciecze, powodujące, że zawierające je wielocząsteczko-
we tworzywa sztuczne, są bardziej miękkie, giętkie i plastyczne niż
produkty wyjściowe. Przy czym, wprowadzenie do tworzywa pla-
styfikatora nie zmienia chemicznego charakteru tworzywa.
Jako plastyfikatory, obok ciekłych węglowodorów, są stosowa-
ne estry kwasów organicznych i alkoholi.
TOTAL oferuje kompletną gamę plastyfikatorów węglowodo-
rowych: parafinowych, naftenowych i aromatycznych, które mogą
być stosowane między innymi do elastomerów typu: EPDM, kau-
czuków butylowych i polibutadienowych, kauczuków naturalnych
(NR), kauczuków styrenowo-butadienowych (SBR, NBR ) i innych.
Plastyfikatory powinna charakteryzować mała zależność lep-
kości od temperatury, co dla wysokiej jakości przykładowo wy-
branych plastyfikatorów, o różnych lepkościach, ilustruje wykres,
przedstawiony na rys. 20.3. Właściwość ta pozwala na otrzymywa-
nie wyrobów z tworzyw sztucznych, które są elastyczne w szerokim
zakresie temperatury.
Ważną cechą plastyfikatorów jest również mała lotność w tem-
peraturach, w których tworzywa są przetwarzane. Ta właściwość
zwiększa bezpieczeństwo pożarowe i zmniejsza narażenia pra-
cowników na działanie lotnych składników plastyfikatorów. Na
rys. 20.4, przykładowo przedstawiono zależność lotności wysokiej
Rys. 20.4 Zależność odparowalności plastyfikatorów od temperatury plastyfikato-
rów jak na rys. 20.
Rozdział XX: Rozpuszczalniki i ciecze specjalne
jakości przykładowo wybranych plastyfikatorów, o różnych lepko-
ściach, w funkcji temperatury.
20.5.7 Rozpuszczalniki do farb drukarskich
Jako rozpuszczalniki do farb drukarskich są stosowane rozpusz-
czalniki węglowodorowe, o specjalnie dobranym składzie i wła-
ściwościach. Powinny się one charakteryzować między innymi:
słabym zapachem i wysokim punktem anilinowym.
W gamie rozpuszczalników węglowodorowych, przeznaczo-
nych do farb drukarskich występują zwykle dwa typy produktów:
q niskoaromatyczne, otrzymywane z frakcji oleju napędowego
poddanej głębokiej rafinacji wodorem, w celu zmniejszenia
zawartości węglowodorów aromatycznych i związków siarki, co
również skutkuje eliminacją nieprzyjemnego zapachu; taki skład
pozwala na ich stosowanie do druku opakowań żywności,
q typu olejów, o podwyższonej lepkości, przeznaczone do zasto-
sowań w składzie nowoczesnych farb drukarskich (do szybkiego
druku gazet).
20.5.8 Oleje wiertnicze
Oleje wiertnicze są to ciecze, stosowane jako płuczka wiertni-
cza lub składnik płuczki wiertniczej, podczas prac wiertniczych,
mających na celu poszukiwanie złóż ropy i gazu ziemnego. Obok
olejów wiertniczych, jako płuczka wiertnicza są stosowane: wodne
zawiesiny iłów (płuczka iłowa) i bentonitów (płuczka bentonitowa),
roztwory soli kuchennej (płuczka solna), a także roztwory polime-
rów i wiele innych. Płuczka wiertnicza podczas wiercenia jest poda-
wana na dno otworu i utrzymywana w ciągłej cyrkulacji.
Zadaniem płuczki wiertniczej jest:
q wywieranie na ściany otworu ciśnienia, uniemożliwiającego
wypływ płynów złożowych,
q wynoszenie zawiercin z dna otworu wiertniczego i oczyszczanie
świdra,
q wytworzenie na ściankach otworu wiertniczego nieprzepusz-
czalnej warstwy osadu,
q smarowanie i chłodzenie świdra,
q zapobieganie korozji: świdra, przewodów wiertniczych i rur
okładzinowych,
q zmniejszenie siły obciążającej przewód wiertniczy.
Ze względu na ochronę środowiska, podczas wierceń poszuki-
wawczych ropy i gazu ziemnego, powszechnie niegdyś stosowane
płuczki solne, coraz częściej są eliminowane. W to miejsce często są
stosowane płuczki, w których ciecz wiertniczą stanowi mineralny
olej wiertniczy.
Od olejów wiertniczych wymaga się następujących właściwości
eksploatacyjnych:
q odpowiednich właściwości reologicznych (lepkość, temperatura
płynięcia), stosownie do warunków atmosferycznych podczas
prac wiertniczych,
q małej prężności par oraz możliwie wysokiej temperatury zapło-
nu, ze względu na bezpieczeństwo pożarowe,
q braku oddziaływania na skórę i oczy,
q braku kancerogenności, w tym szczególnie małej zawartości
benzenu,
q w przypadku do zastosowań w pracach wiertniczych na morzu,
braku toksyczności w stosunku do morskich organizmów ży-
wych,
q biodegradowalności,
q odporności na wysokie ciśnienia i temperaturę,
q braku korozyjnego oddziaływania na urządzenia wiertnicze.
Typowo występują dwa rodzaje olejów wiertniczych, oleje prze-
znaczone do:
- wierceń na morzu, nie zawierają one benzenu i węglowodorów
aromatycznych, są szczególnie przyjazne dla środowiska,
- klasyczne, do wierceń na lądzie, o stosunkowo dużej zawartości
węglowodorów aromatycznych.
20.5.9 Oleje fluksowe
Olej fluksowy, zwany również olejem zmiękczającym, jest to
mało lotna frakcja naftowa, stosowana do produkcji asfaltów fluk-
sowanych, tzn. takich, których lepkość jest zmniejszana poprzez
dodanie oleju mineralnego (fluksanta).
Fluksant – ciecz dodawana do innej, celem zmniejszenia jej
lepkości (patrz: PN ISO 1998-4 poz. 1.40.052).
TOTAL oferuje gamę olejów fluksowych, zawierających lub nie
zawierających węglowodorów aromatycznych, przeznaczonych do
stosowania, w róźnych rodzajach asfaltów.
Oleje fluksowe, nie zawierające węglowodorów aromatycznych,
mimo gorszych właściwości roztwarzania asfaltów, są powszechnie
stosowane w przypadkach, gdy jest niezbędna ochrona personelu
i środowiska naturalnego.
20.5.10 Ciecze do mycia i odtłuszczania
W przemyśle metalowym, a także w innych dziedzinach prze-
mysłu, niezbędne jest mycie lub odtłuszczanie powierzchni. Proces
ten jest stosowany w przypadku konieczności usunięcia pozostało
ści cieczy obróbkowych, środków konserwacyjnych, a także innych
zanieczyszczeń przed kolejnymi fazami obróbki mechanicznej,
lakierowania lub ostatecznej konserwacji wyrobu. Do tych celów
często są stosowane rozpuszczalniki węglowodorowe.
Od rozpuszczalników tego typu wymaga się:
q odpowiedniego składu frakcyjnego, dostosowanego do dane-
go procesu,
q małej zawartości węglowodorów aromatycznych, a w szcze-
gólności benzenu, ze względu na ochronę środowiska i troskę
o zdrowie personelu,
q małej zawartości siarki i innych związków chemicznych, mogą-
cych wywołać korozję chemiczną metali,
q dobrych właściwości myjących,
q możliwie wysokiej temperatury zapłonu,
q odpowiedniej lepkości.
Stosowane rozpuszczalniki nie powinny one pozostawiać żad-
nych osadów i nalotów na mytych lub odtłuszczonych częściach.
Odtłuszczone części są podatne na korozję wskutek działania
czynników atmosferycznych, z tego względu, czasami do cieczy
myjących są wprowadzane odpowiednio dobrane inhibitory
korozji.
TOTAL oferuje bardzo wysokiej jakości rozpuszczalniki do mycia
i odtłuszczania. Jest to grupa niskoaromatycznych rozpuszczalni-
ków węglowodorowych, o zróżnicowanym, stosownie do potrzeb,
zakresie destylacji, praktycznie nie zawierających benzenu i związ-
ków siarki. Odznaczają się one brakiem toksyczności i bardzo do-
brymi właściwościami myjącymi: (punkt butanolowy, w granicach:
20... 33), nie działają one korozyjnie na metale.
Procesy mycia mogą być realizowane w następujących syste-
mach:
q na zimno, w specjalnych warunkach z urządzeniami umożliwia-
jącymi filtrację i dekantację rozpuszczalnika (rys. 20.5),
q na gorąco, w specjalnych komorach wyposażonych w układ
mycia rozpuszczalnikiem oraz w układ płukania umytych części
(rys. 20.6),
q na gorąco, w specjalnych tunelach do mycia, wzdłuż których
myte części są przesuwane w koszach, wykonanych z siatki i ko-
lejno: myte, płukane i suszone (rys. 20.7).
Ciecze te również mogą być stosowane poprzez ręczne pociera-
nie części zwilżonymi szmatkami, do mycia wannach, do zraszania
aerozolem lub w płuczkach ultradźwiękowych.
Wyspecjalizowaną grupą środków czyszczących są rozpuszczal-
niki emulgujące, przeznaczone głównie do stosowania w przy-
padku zanieczyszczania morza węglowodorami. Dyspergują one
węglowodory w wodzie, co ułatwia działanie bakterii i przyśpiesza
Rozdział XX: Rozpuszczalniki i ciecze specjalne
niżej < 0,01 %(m/m) – otrzymywanych w nowoczesnych procesach
wodorowych.
Średnie oleje procesowe o niskiej zawartości węglowodorów
aromatycznych charakteryzują się bardzo dobrą stabilnością
termiczną i odpornością na działanie promieni UV, wysoką tem-
peraturą zapłonu i stosunkowo dużą lepkością. Oleje te, zgodnie
z wymaganiami normy OECD 301F, są kwalifikowane jako biode-
gradowalne.
Następujące zastosowania średnich olejów procesowych, moż-
na uznać za typowe:
q obróbka elektroiskrowa metali, obróbka skrawaniem,
q odtłuszczanie,
q składnik środków smarnych,
q środki antyadhezyjne do tworzyw sztucznych, przeznaczonych
do kontaktu z żywnością (PCV, polistyren, poliamidy, melaminy),
q środki antyadhezyjne do betonu,
q w przemyśle papierniczym, tekstylnym, do uzdatniania wody,
w przemyśle kosmetycznym i do środków ochrony osobistej,
q jako środki do prowadzenia procesów polimeryzacji poliakrylo-
amidów w emulsjach odwrotnych,
q ze względu na odporność na wysokie temperatury oraz brak
zmiany barwy, mogą z powodzeniem zastępować kosztowne
oleje silikonowe (stosowane w postaci emulsji),
q są one także z powodzeniem stosowane w składzie emulsji
amonowych, stosowanych jako „bezpieczne” materiały wybu-
chowe,
q jako plastyfikatory do PCW (np. w tapetach).
Szczególną dziedziną zastosowań tych produktów jest obróbka
metali. Są one stosowane zarówno do obróbki skrawaniem jak
i w procesach obróbki plastycznej i elektroerozyjnej, zwłaszcza
w tych przypadkach, gdy od wyrobu wymaga się dużej dokładno-
ści wymiarów, nietoksyczności (wyroby dla przemysłu farmaceu-
tycznego, kosmetycznego, spożywczego, zabawkarskiego itp.) oraz
ochrony środowiska i pracownika. Podstawą zastosowań w tych
dziedzinach, obok bardzo dobrych właściwości eksploatacyjnych,
są specyficzne właściwości, do których można zaliczyć:
q wysoką czystość,
q małą zawartość węglowodorów aromatycznych w tym benzenu,
q brak zawartości związków siarki, co skutkuje brakiem działania
korozyjnego na metale,
q wysoką temperaturę zapłonu w stosunku do lepkości,
q małą lotność,
q brak szkodliwego oddziaływania na organizm człowieka w tym
na skórę,
q brak zapachu,
q stabilność termiczną i oksydacyjną, co skutkuje brakiem wydzie-
lania osadów.
20.5.14 Oleje parafinowe białe
Oleje parafinowe białe, jest to grupa olejów otrzymywa-
nych przez głęboką rafinację wybranych, naftowych frakcji
olejowych lub produkty oczyszczania wodorem, o zakresie
destylacji powyżej 200°C i lepkości kinematycznej w tempe-
raturze 40°C z przedziału 1,8…120 mm
2
/s (ISO VG 2…ISO VG
100). Są otrzymywane z frakcji rop parafinowych. Oleje białe
są to bezbarwne, oleiste ciecze, w skład których wchodzą
węglowodory parafinowe i w niewielkiej tylko ilości węglo-
wodory naftenowe. Nie zawierają składników, uznawanych
za szkodliwe dla człowieka i środowiska, za które uważa się:
węglowodory aromatyczne, a w szczególności benzen, ole-
finy, związki siarki i inne heterozwiązki, substancje barwne
oraz ulegające spopieleniu.
Na szczególną uwagę przy tych produktach zasługuje
bardzo mała zawartość węglowodorów aromatycznych
(wymagania <0,01% (m/m), w rzeczywistości 0,003% (m/m),
praktycznie zerowa zawartość benzenu oraz siarki. Mała lotność,
stosunkowo wysoka temperatura zapłonu, brak składników tok-
sycznych w składzie chemicznym olejów parafinowych TOTAL, gwa-
rantują maksymalne bezpieczeństwo podczas ich użytkowania.
Oleje parafinowe odznaczają się wieloma specyficznymi i ko-
rzystnymi właściwościami, do których należy zaliczyć:
q brak działania toksycznego na organizmy żywe,
q brak niekorzystnego działania na środowisko,
q brak zapachu i smaku,
q małą reaktywność chemiczną,
q małą lotność,
q stosunkowo wysoką temperaturę zapłonu,
q stabilność barwy pod wpływem działania promieni słonecznych
i UV, co w odniesieniu do olejów zawierających 1% (m/m) wę-
glowodorów aromatycznych, ilustruje rys. 20.8.
Następujące zastosowania olejów parafinowych można uznać
za typowe:
q produkcja transporterów z tworzyw sztucznych, zwłaszcza prze-
znaczonych do żywności,
q produkcja opakowań polietylenowych do różnych zastosowań,
q produkcja papieru i kartonów przeznaczonych do pakowania
żywności, kosmetyków i leków,
q jako środek gaszący pianę w różnych procesach,
q jako natłustka w przemyśle tekstylnym,
q jako składnik środków smarnych, przeznaczonych do stosowa-
nia w przemysłach: spożywczym, kosmetycznym i farmaceu-
tycznym.
W ostatnim okresie niektóre z tych olejów znajdują zastosowa-
nie jako rozpuszczalniki do produkcji świec zapachowych. Mogą
one z powodzeniem zastępować:
Rys. 20.7 System mycia i odtłuszczania na gorąco w tunelu
1 – obudowa tunelu, 2 – transporter pojemników z odtłuszczanymi częściami,
3 – mycie, 4 – płukanie, 5 – suszenie
Rys. 20.8 Odporność na działanie światła ultrafioletowego olejów parafinowych
1 – olej o zawartości węglowodorów aromatycznych 0,0001%), 2 – olej o zawarto-
ści węglowodorów aromatycznych ok. 1% ,
A – barwa jasnożółta, B – powstawanie osadów
q glikol dipropylenowy (DIP),
q ftalan dietylu (DEP),
q glikol dietylenowy (DEG),
q mirystynian izopropylowy (MIP).
Zastosowanie ich podnosi kompatybilność środków zapacho-
wych z woskami, jednocześnie eliminując zjawisko wydzielania ole-
ju (synereza). Pomagają one także w uzyskiwaniu światła o lepszej
jasności i przyjemniejszego dotyku świec. Dodatkową zaletą jest
tzw. „efekt ssania”, poprawiający dyfuzję środków zapachowych.
Wydzieloną grupą olejów białych są oleje białe farmaceutyczne.
Jest to grupa olejów, otrzymywanych przez głęboką rafinację wy-
branych naftowych frakcji olejowych lub oczyszczonych wodorem,
o zakresie destylacji powyżej 280°C i lepkości kinematycznej od-
powiedniej do zastosowań. Nie zawierają składników uznawanych
za szkodliwe dla człowieka; za takie uważa się: węglowodory aro-
matyczne, a w szczególności benzen, olefiny, związki siarki i inne
heterozwiązki, substancje barwne oraz ulegające spopieleniu.
Oleje białe farmaceutyczne są to bezbarwne oleiste ciecze,
w skład których wchodzą węglowodory parafinowe i naftenowe.
Przewaga jednej z tych grup węglowodorów w oleju determinuje
niektóre jego właściwości, zależy ona od gatunku ropy, z jakiej zo-
stał otrzymany olej oraz zastosowanych technologii oczyszczania.
Oleje otrzymywane z ropy parafinowej odznaczają się mniejszą
gęstością i wyższą temperaturą płynięcia, lepszą odpornością ter-
miczną i termooksydacyjną oraz lepszymi właściwościami smarny-
mi, niż oleje otrzymywane z ropy naftenowej.
Są to ciecze hydrofobowe, bez smaku i zapachu. Wykazują
odporność na procesy utleniania i działanie mikroorganizmów.
Nie zmieniają barwy nawet pod wpływem promieni słonecznych
oraz podwyższonej temperatury. Są biologicznie nieaktywne, nie
wywołują zmian chorobowych skóry, nie są kancerogenne i muta-
genne.
Oleje białe znajdują szerokie zastosowanie w farmacji, przemy-
śle farmaceutycznym, przemyśle spożywczym, przetwórstwie two-
rzyw sztucznych, przemyśle opakowaniowym oraz w wielu innych
zastosowaniach, wszędzie tam gdzie istotny jest brak szkodliwego
oddziaływania na organizm człowieka.
Oleje białe farmaceutyczne powinny spełniać ostre wymagania
farmakopei wszystkich krajów w których są stosowane, wyma-
gania FDA, wymagania przemysłu kosmetycznego - INCI, mieć
odpowiednie rejestracje oraz być kompatybilne z tradycyjnymi
i syntetycznymi materiałami kosmetycznymi.
Oleje białe farmaceutyczne znajdują zastosowanie w następują-
cych wyrobach przemysłu kosmetycznego:
q ochrona skóry (kremy, ciekłe wyroby kosmetyczne, olejki ko-
smetyczne),
q pielęgnacja włosów (spraye do włosów, szampony),
q szminki,
q środki do opalania.
20.6 Użytkowanie zbiorników i pojemników do cieczy
specjalnych
Użytkowanie i eksploatacja rozpuszczalników i cieczy specjal-
nych, oferowanych przez TOTAL, może być powodem pewnych
trudności eksploatacyjnych, magazynowych i transportowych.
Jednym z problemów, jaki często występuje u użytkowników, jest
zamienność i czystość opakowań i instalacji. Zanieczyszczenie nie-
których rozpuszczalników i cieczy specjalnych innymi, może być
powodem niewłaściwego przebiegu procesów technologicznych,
niewłaściwego składu chemicznego wyrobów końcowych i wyni-
kających stąd strat finansowych. Z tego względu, opakowaniom
i zbiornikom środków transportu, przeznaczonym do rozpuszczal-
ników i cieczy specjalnych TOTAL stawia bardzo wysokie wymaga-
nia w zakresie ich czystości. Z drugiej strony, na mycie i czyszczenie
zbiorników i opakowań, również są ponoszone duże koszty. W nie-
których przypadkach, niewielki dodatek innej cieczy nie wpływa na
właściwości użytkowe.
