Čištění součástí ve výrobním procesu

V první fázi jde zejména o mezioperační čištění při mechanické výrobě a čištění před tepelným zpracováním a povrchovou úpravou. Nečistoty vznikající během mechanické výroby musí být z obrobku často odstraněny před kontrolou rozměrů. Odmaštěné kovové povrchy jsou náchylné ke korozi, proto se doporučuje během čištění opatřit obrobek dočasnou ochranou proti korozi přidáním protikorozních látek do čisticích prostředků nebo pasivací kovového povrchu v samostatném pracovním kroku po čištění.
Stroje a zařízení, které se během provozu kontaminují, by se měly čistit jako součást údržby. To platí nejen pro vozidla a všechny typy výrobních strojů, ale i pro sudy, nádrže a dokončovací linky.

Metody a produkty čištění
Zřídka je možné odstranit všechny nečistoty ze všech kovových povrchů v jediné operaci, často je nutné provést několik čisticích operací v jednom procesu za použití fyzikálních, chemických a fyzikálně-chemických procesů. Kromě čistě mechanických metod (tryskání, broušení) se používají také čisticí prostředky ve formě fyzikálně aktivních organických rozpouštědel nebo chemicky aktivních vodných roztoků. Jejich účinek lze zesílit fyzikálními procesy, jako je ultrazvuk.
Před čištěním je nutné mít definovanou čistotu (zbytková špína) na dílech, a to maximální množství nečistot na dílu, maximální počet částic na dílu, maximální velikost částic na dílu a také povrchové napětí. Doporučuje se provést analýzu celého procesu, zahrnujícího díly, stroje, zařízení i jejich charakteristiku (tvar, rozměr, duté prostory, závity, materiál, povrchy, drsnost, povlakování, lakování). Analýza musí zahrnovat také typ a charakter znečištění (minerální oleje, plastická maziva, procesní kapaliny, emulze), úniky z netěsných strojů, jako jsou převodovky, hydraulika, kompresory, válečková a kluzná ložiska, ale i mezioperační dobu skladování. Dále pak uvolňovací prostředky na formy, jako jsou separační prostředky na bázi minerálních nebo přírodních olejů, antikorozní oleje, vosky, kovová mýdla, zbytky abrasiva, pigmenty, prachové částice, špony, karbon, otisky prstů, vápenec z vody či zbytky lepidla ze štítků apod.
Předchozí i následující procesy a způsob likvidace musí odpovídat příslušným předpisům a požadavkům, jako jsou nařízení REACH a CLP a další místní požadavky, zákony a předpisy (státní/oborové/firemní). 

Čištění vodními roztoky
Čisticí vlastnosti vody jsou všem známy, její kapalná forma umožňuje vniknout všude, dostat se do prohlubenin i dutin, a smáčí povrchy a nečistoty na nich přilnuté. Dnes je čištění vodnými roztoky stále nejčastěji používanou metodou a provádí se formou vodného, většinou alkalického čištění.
V této souvislosti zmýdelnění obvykle nehraje důležitou roli. V popředí jsou spíše fyzikální a koloidně-chemické procesy, jako je adsorpce a desorpce, přitahování a odpuzování částic, hromadění a štěpení emulzí, přičemž proces řídí mycí aktivní látky, tzv. povrchově aktivní látky nebo látky interagující s povrchem.
Jednou z hlavních skupin těchto látek jsou ionogenní sloučeniny (zásady, kyseliny, mýdla, soli), které se aktivují ve vodných roztocích. Negativní částice v těchto roztocích, anionty, mají tendenci se hromadit na kontaminovaných površích a způsobovat negativní náboj částic nečistot. Protože je kovový povrch také negativně nabitý, odpuzuje částice nečistot.
Rovnost nábojů aniontů a nečistot není jediným aktivním faktorem. Silikáty a fosfáty mohou ve vodných roztocích tvořit relativně velké polymerní ionty. Ve srovnání s menšími ionty mají výhodu v tom, že udržují oddělené ve vodě nerozpustné částice nečistot v čisticím roztoku v koloidním suspendovaném stavu. To znamená, že jsou tak jemně rozptýleny, že se nemohou znovu usadit na čištěném povrchu.

Povrchově aktivní látky
Moderní průmyslové čisticí prostředky obsahují anorganické i organické látky, které se přidávají k aniontově aktivním sloučeninám. Jedná se o neiontové povrchově aktivní látky, které mají obdobné vlastnosti jako mýdlo, ale jejich nevýhody (např. usazování v tvrdé vodě) jsou eliminovány. Dnes jsou obsaženy téměř ve všech průmyslových detergentech.
Molekuly aktivních látek mycího prostředku kombinují vlastnosti, které se normálně vyskytují jednotlivě v různých látkách a zdánlivě se navzájem vylučují. Většina látek se rozpustí v podobném prostředí, buď jen ve vodě, nebo jen v oleji. 
Na druhou stranu, povrchově aktivní látky, které umožňují těmto různým molekulárním složkám tvořit molekulu, se skládají z hydrofilní (přitahující vodu) a hydrofobní (odpuzující vodu) části. Jsou proto rozpustné jak ve vodě, tak i v oleji a vykazují specifické „hybridní“ chování. Při smíchání s vodnými roztoky dosahují i nejmenší množství povrchově aktivních látek velmi vysoké účinnosti. Fyzikálně to lze vysvětlit jejich vlastností shromažďovat se hlavně na rozhraních, kde pak vzniká vysoká místní koncentrace.
Teprve přidání těchto sloučenin přispívá k vysoké účinnosti dnešních čisticích prostředků. Povrchově aktivní látky snižují povrchové napětí vody a činí ji tak tekutější. To znamená, že čisticí roztok dokáže zvlhčit, uzavřít a proniknout do všech nečistot mnohem lépe než čistá voda a proniká i do prasklin a mezer. Molekuly povrchově aktivních látek výrazně usnadňují odstraňování částic nečistot a tím zvyšují čisticí účinek.
Při určitých koncentracích roztoku vytvářejí molekulární skupiny (tzv. micely), které podporují výše uvedené procesy. Mohou dispergovat nebo emulgovat ve vodě nerozpustné látky, jako jsou oleje a tuky (distribuovat a udržovat v roztoku).
V moderních průmyslových čisticích prostředcích vytvářejí anorganické, iontové a neiontové látky optimální a účinnou kombinaci. Účinnost čisticího prostředku je založena na několika sladěných fyzikálních a chemických interakcích (viz obr. 3).

Čisticí nádoby a základy pro jejich optimální navržení
Ve firmách se někdy používají přepravní nádoby také jako nádoby, ve kterých se díly ošetřují v čisticím zařízení. To má sice výhodu, že se čistí i přepravní nádoby, ale protože jsou určeny pro přepravu, nikoli pro čištění, zbytečně ztěžují, nebo téměř znemožňují čištění. Při vytváření konceptu čištění je proto důležité od samého začátku zvážit konstrukci nosičů obrobků, aby bylo možné dosáhnout uspokojivého výsledku čištění v interakci mezi čisticím systémem a použitým čisticím prostředkem.
Otevřená konstrukce čisticí nádoby je nezbytně nutná pro optimální přístup k čisticímu prostředku a mechanickým vlivům, jako je např. zaplavení, ultrazvuk atd. To umožňuje kratší dobu čištění a tím i vyšší produktivitu, stejně jako lepší výsledek čištění díky co nejlepšímu opláchnutí částic, třísek, zbytků čisticího prostředku a v konečném důsledku i lepší oplachovací účinek.
Při navrhování čisticích nádob je třeba dbát na to, aby konstrukce byla vyrobena z materiálů odolných vůči čisticím médiím, byla co nejvíce otevřena pro optimální přístupnost čisticí mechaniky a sušení, aby bylo použito co nejméně vodorovných ploch, které by nabíraly čisticí média, a aby optimální upevnění dílů zabránilo jejich poškození (viz obr. 4).  
Téma čištění se v posledních letech stále častěji začleňuje do plánování výrobních procesů. Naproti tomu je význam čištění kontejnerů ve fázi plánování stále podceňován, tj. čisticí kontejnery a nosiče obrobků se zohledňují až v pozdější fázi. To vyžaduje kompromisy ohledně velikosti, konstrukce a designu, což zhoršuje kvalitu čištění a ekonomickou efektivitu čisticího procesu (viz obr. 5). Proto je potřeba před pořízením zařízení konzultace specialisty na čištění kontejnerů, který zohlední všechny aspekty optimálního čištění i logistiky.

Čisticí prostředky a jejich rozdělení
Jsou k dispozici v práškové nebo tekuté formě. Dnes se používají zejména tekuté produkty z důvodů bezpečnosti a uživatelské přívětivosti. Většina jich patří do skupiny alkalických čisticích prostředků, kyselé se používají jen pro speciální aplikace (předúprava, lakování, galvanické pokovování atd.). Protože zbytky čisticích prostředků mohou mít negativní vliv na vrstvu vytvořenou během pokovování, chemické úpravy povrchu a termochemických procesů, a to i po řádném opláchnutí, používají se pouze speciálně vyvinuté čisticí prostředky, aby se předešlo poruchám. Je také třeba zohlednit přirozené vlastnosti ošetřovaných základních kovů (železo, hliník, měď, mosaz, zinek atd.).
Podle hodnoty pH se čisticí prostředky rozdělují na nízko a středně alkalické. Tyto prostředky s ochranou proti korozi se často nazývají „neutrální čističe“, protože se vyznačují nízkou tendencí ke zmýdelňování přírodních a syntetických esterů. Pojem „neutrální čisticí prostředky“ neexistuje.

Rozdělení podle pH
Mírně alkalické čisticí prostředky (hodnota pH 7,0 až 10,5), středně alkalické (pH 10,5 až 11,5) a vysoce alkalické, kde hodnota pH přesahuje 11,5. Pro speciální čisticí účely jsou emulzní čisticí prostředky a čisticí prostředky na bázi rozpouštědel. 
Rozhodujícím kritériem při výběru vodných čisticích prostředků je použitá metoda čištění, což mohou být ponorné čisticí prostředky s emulgačními vlastnostmi, nebo sprejové čisticí prostředky s deemulgačními vlastnostmi (viz obr. 6). Pro speciální aplikace existují čisticí prostředky pro vysokotlaké čištění, čištění přepravních boxů, systémové čističe pro chladicí okruhy a prostředky pro podlahové a vnitřní čištění. Rozhodujícími faktory jsou čištěný povrch (sklo, kov, leštěný, lapovaný, měkký povrch) a druh znečištění (olej, tuk, saze, částice, otisky prstů atd.).

Čištění ponorem – emulgující čisticí prostředky
Jedná se o klasickou metodu čištění, která se používá k rozpuštění olejů a tuků a velmi dobrému rozptýlení částic nečistot. Toto čištění se doporučuje pro sypké díly a pro vysoce kvalitní a citlivé díly (skříně motoru, převodovky, vstřikovací trysky, komponenty ABS, čočky atd.), které se čistí ve speciálních přípravcích. 
Jednorázový postup často k dosažení dobrých výsledků nestačí, nejčastěji se používá vícestupňový čisticí proces (tlakové vlny, ultrazvuk, cyklická nukleace atd.).
Čisticí účinek lze mechanicky podpořit cirkulací čisticího roztoku nebo tlakovým zaplavením. Při tlakovém zaplavení je roztok čerpán s vysokým objemovým průtokem při tlaku mezi 8–25 bar přes četné protilehlé, střídavě uspořádané trysky skrz procesní komoru a tím i přes díly. Alternativně se lázeň opakovaně plní a vyprazdňuje pomocí zaplavovacího čerpadla a filtračního zařízení. Dodatečný vestavěný proplachovací systém na povrchu zajišťuje, že olej nebo tuk, který se hromadí na povrchu lázně, je opláchnut v přepadu, a tím se zabrání opětovnému znečištění čištěných dílů po vyjmutí z lázně deemulgovaným olejem.
Současné ponorné čištění s dobrou cirkulací nabízí výhodu, že optimálních výsledků se obvykle dosahuje při nižších teplotách (50–70 °C) a po kratší době čištění. Navíc se zabraňuje pronikání vodní páry do prostoru. Tato metoda je ideální pro jemné a superjemné čištění. 

Čištění ultrazvukem
Dnešní požadavky na zbytkové znečištění a velikost částic činí použití ultrazvuku téměř nezbytným. V mnoha odvětvích průmyslu, např. při výrobě přesných funkčních součástí, jako jsou vstřikovací trysky či ABS ventily, optická skla a zařízení, stejně jako při výrobě vysoce přesných trubek, tvarovek a součástí z nerezové oceli, jsou požadavky na čistotu povrchů extrémně vysoké. Zbytky použitých materiálů a kovové úlomky lze zcela odstranit jen s velkým úsilím, protože tyto nečistoty velmi pevně přilnou ke kovovým a skleněným povrchům.
V těchto případech bude mít použití ultrazvuku větší účinek než zaplavení čisticím prostředkem nebo postřikem. Ultrazvukové čištění je založeno na vysokofrekvenčních zvukových vibracích generovaných speciálními generátory.
Ultrazvuk se v čisticím prostředku přenáší jako vlna v podélném směru. Silné kolísání tlaku vytváří v roztoku mnoho drobných vakuových bublin, které okamžitě uvolňují vysokou mechanickou energii. Imploze vakuových bublin generuje tlak někdy i více než 1000 barů. Mikrodrsnost povrchu a nahromaděné částice fungují jako kavitační jádra.
Tato metoda je vhodná zejména pro nepřístupná místa, jako jsou vyvrtané otvory, dekorativní reliéfy a další oblasti. U čirých roztoků lze již po několika sekundách pozorovat, jak jsou částice nečistot z povrchu odstraněny. 
Rozhodující pro čisticí účinek je frekvence zvukových vln. Čím nižší frekvence, tím větší jsou kavitační bubliny a uvolněná energie (tzv. „tvrdší“ ultrazvuk). Například frekvence 25–40 kHz je určena pro čištění mastnoty, olejů a částic z tvrdých neleštěných povrchů, 40–120 kHz (jemné a ultrajemné čištění, porézní a leštěné povrchy, jako jsou šperky a lékařská technika), a frekvence větší než 250 kHz se používá k nedestruktivnímu čištění jemně strukturovaných a citlivých povrchů (polovodičové, mikro- a nanotechnologie).
Pro velmi složité součástky nebo součástky s velmi vysokými požadavky na čistotu se používají ultrazvukové systémy s několika frekvencemi. 

Čištění postřikem – deemulgující čisticí prostředky
Tento čisticí proces se skládá z jedné nebo několika koordinovaných operací. Silný mechanický čisticí účinek postřikovacího paprsku (vysoký tlak) nabízí výhodu v tom, že doba čištění je v porovnání s ponorným odmašťováním kratší a s nižší provozní teplotou 40–70 °C. Spotřeba čisticího prostředku je nižší při koncentraci cca 10–30 g/l než při ponorném čištění. To má za následek menší spotřebu chemikálií, tepelné energie i nižší náklady na čištění a likvidaci odpadních vod. 
Rozhodujícím faktorem pro intenzivní čisticí účinek je geometrie a umístění trysek, které musí zajistit, aby byly díly během procesu čištění postříkány ze všech stran a aby žádná oblast nebyla vynechána. U jednoduchých systémů se tlak postřiku pohybuje mezi 1 a 4 bary. Pro určité čisticí operace, jako je odstraňování otřepů, se používá výrazně vyšší tlak (> 100 barů).
Existují jednokomorová postřikovací zařízení, u kterých jsou čištěné díly postříkány ze všech stran na pohyblivém roštu, a také kontinuální vícekomorová vstřikovací zařízení (doprava dopravníky). Hlavní výhodou je, že ve srovnání s ponorným čištěním lze dosáhnout vyššího výkonu při nižších nákladech. 
Použití rychlých deemulgačních čisticích prostředků je důležitým předpokladem pro správný provoz systémů postřikového čištění. Pro prodloužení životnosti se používají stejná zařízení pro péči o čisticí média jako u systémů ponorného čištění (např. filtry, odlučovače oleje, skimmery atd.), aby čisticí roztok zůstal použitelný po delší dobu.

Prostředky pro ruční čištění, pára a vysokotlaké systémy
V mnoha dílnách a menších provozovnách se čištění kovů stále provádí ručně pomocí kartáče. Dnes je však k dispozici několik vylepšení, která tuto ruční práci usnadňují. Místo vaničky s petrolejem, kartáčem a čisticí utěrkou se používá čisticí stůl s hadicovým kartáčem pro čisticí roztok. V mnoha případech lze petrolej nahradit vysoce výkonnými vodnými čističi, které jsou vhodnější pro čištění opravovaných dílů.
Často se u větších strojů nebo při čištění motorů, které nelze přepravovat, používá stříkací proces. Čisticí prostředek se nastříká na povrch a poté se musí nechat působit. Silněji znečištěné povrchy se ošetří neředěným čisticím koncentrátem. Poté se částice nečistot postříkají silným proudem vody. 
Ruční čištění lze provádět také pomocí parních trysek nebo vysokotlakých čisticích strojů, které nepoužívají čisticí prostředky na bázi rozpouštědel, ale vodné koncentráty. Čisticí koncentrát smíchaný s horkou párou nebo vodou se stříká na příslušný povrch pod vysokým tlakem. 

Čisticí prostředky na bázi rozpouštědel
Čisticí prostředky na bázi rozpouštědel představují samostatnou skupinu produktů. Uhlovodíková rozpouštědla se obvykle používají, když není žádoucí kontakt kovu s vodou. Vyznačují se vynikající rozpustností pro všechny typy organických nečistot a nízkým povrchovým napětím, které umožňuje pronikání do mezer, malých otvorů i závitů. Podle použití obsahují další přísady, např. pro zlepšení ochrany proti korozi nebo omyvatelnosti.
Na rozdíl od vody rozpouštědla nezpůsobují korozi, protože uhlovodíky jsou inertní. Rozpouštědla lze snadno recyklovat destilací a nevznikají žádné odpadní vody. Nevýhodou je, že obsahují těkavé organické sloučeniny (VOC), které mají škodlivý vliv na životní prostředí i zdraví. Proto by se měly používat v bezztrátových vakuových systémech. Další nevýhodou je při práci v otevřených nádobách nebezpečí požáru kvůli nízkým bodům vzplanutí.
Používají se hlavně k čištění silně mastných nebo olejovitých opravných dílů, jako jsou motory, převodovky a větší stroje (lokomotivy). Tyto produkty se skládají převážně z uhlovodíků se speciálními přísadami.
Osvědčily se také čisticí prostředky na bázi rozpouštědel, které ale neobsahují aromatické složky. Používají se k čištění dílů buď v ponorných lázních, nebo v čisticích zařízeních s postřikem. 
Při použití čisticích prostředků na bázi rozpouštědel se separačním účinkem se emulze vzniklá při postřiku velmi rychle rozdělí na olejovou a vodnou fázi, takže olejové složky lze v odlučovači oleje spolehlivě oddělit.
Významnou skupinu představují i alkoxypropanoly – synteticky vyrobená rozpouštědla, známá jako modifikované alkoholy. Díky dobré rovnováze mezi polárními a nepolárními vlastnostmi mají tato rozpouštědla ideální vlastnosti pro různé požadavky na čištění, protože jsou schopna rozpouštět polární i nepolární látky (viz obr. 9).

Voda – základ i „klasika“
Voda tvoří největší část všech látek používaných při běžném průmyslovém čištění, je rozpouštědlem pro čisticí složky a používá se k oplachu obrobků. Po čištění vodou zůstává na všech dílech tekutý film, který odpovídá kvalitě poslední nádrže s oplachovou vodou. Jen dostatečný počet oplachovacích kroků ve správně upravené vodě zajišťuje dobrou kvalitu oplachu a zaručuje čisté díly beze zbytků.
Nejmodernější je použití plně demineralizované vody (osmóza nebo systémy iontové výměny) v čisticích a oplachovacích prostředcích a poslední oplach je v závislosti na požadavcích trvale recirkulován pomocí aktivního uhlí a iontově výměnných patron.
Recyklace umožňuje vrátit suroviny zpět do oběhu k opětovnému použití, ale i výrazně prodloužit jejich životnost. Pro vhodnou úpravu médií při průmyslovém čištění součástí je k dispozici řada postupů. Delší životnost vyžaduje i odpovídající systém monitorování lázně. Pro monitorování a stanovení složek čisticího prostředku nebo kontaminace v roztocích bylo zavedeno několik měřicích systémů, které zaznamenávají a dokumentují kontaminaci lázně částicovými a organickými nečistotami a indikují nutnost nového doplnění. Moderní monitorovací systémy nejen měří a dokumentují množství náplně lázně a koncentraci složek čisticího prostředku samostatně, ale i automaticky přidávají požadované složky podle potřeby.
Použité čisticí roztoky nebo zbytky čisticích prostředků, které již nelze dále použít, je nutné bezpečně zlikvidovat s ohledem na vlastnosti použitých látek a vnesených nečistot. Přehled o tom poskytuje Evropský katalog odpadů (EWC), který uvádí odpadní materiály podle třídy, skupiny a druhu odpadu. Nebezpečný odpad označený hvězdičkou podléhá zvláštním předpisům pro likvidaci.
Výběr vhodných čisticích prostředků a pečlivé zacházení s nimi může minimalizovat množství odpadu hned od začátku. Pro usnadnění nevyhnutelné likvidace a udržení finančních nákladů pod kontrolou je výhodné shromažďovat použité čisticí roztoky z různých oblastí odděleně, čímž se také zabrání nežádoucím chemickým reakcím při míchání čisticích roztoků z různých procesů. 
Likvidaci použitých čisticích roztoků nebo koncentrátů smí provádět pouze schválené a certifikované společnosti pro likvidaci odpadu.

Ing. Richard Boř
Fuchs oil corporation (CZ)

Publikováno: 19. 7. 2026 | Počet zobrazení: 326 40