摘要

环境问题被认为越来越重要，特别是在21世纪;因此，研究人员提出将再制造作为提高制造可持续性的手段。清洁生命终结产品可以节省商业价值，是最苛刻的步骤之一，通常是污染最严重的阶段之一。在此过程中，产品表面涂层特别难以去除，因为它们在使用过程中设计得很坚固。传统方法，例如含水清洁，要么耗水，要么使用大量化学清洁剂，这显然对环境不利。在本文中，提出了一种去除退役产品表面漆层的新方法。清洁使用超临界二氧化碳（SCCO2）作为预处理，然后湿喷丸清洁去除处理过的表面上的残留物。难以使涂料层处于相同的状态，而实际产品对于实验平台来说太大了。因此，使用喷涂在钢上的金属涂料进行实验，具有均匀的尺寸，模仿产品上的真实涂料涂层。首先分析了SCCO2处理的机理，并说明了在不同条件下处理的样品。之后进行单粒子射击实验以确定适当的清洁参数。使用湿喷丸的最终清洁结果证明理论分析在该SCCO2处理中是合适的。通过使用这两种方法得到的清洁显示出令人满意的去除效果。

关键词

再制造清洁; 超临界CO2; 油漆涂料; 湿喷丸；干冰清洗机；TOOICE科研中心；

介绍

再制造作为一种工业实践，是一种特定类型的回收，其中使用寿命终止/使用过的产品恢复到新的或更好的性能（Bernard，2011; Liu等，2015a）。它提供了一种恢复产品功能的新方法，不仅保留了原材料含量，还保留了制造新产品所需过程中的大部分增值（Giutini和Gaudette，2003）。在再制造过程中采用诸如清洁，拆卸，检查，修复，测试和重新组装的步骤。寿命/使用过的产品，表示为核心（Nnorom和Osibanjo，2010），通过这些步骤达到原始性能水平（Abdulrahman等，2015; Ijomah，2009），并等同于新产品保修（Ijomah等，2007）。在这些步骤中，清洁显然是最苛刻的步骤之一，因为它直接影响后续工艺的质量，即表面检查，修复，重新组装和涂漆处理（Li et al。，2015）。

污染物类型在不同的核心上有所不同，例如 油脂，腐蚀，结垢，碳沉积及其混合物（Liu et al。，2013）。 基本上，再制造过程中的清洁过程通过机械，物理，化学或电化学方法将这些污染物从型芯中去除到所需的清洁度。 人工涂覆在金属产品上以保护和美观的涂层是在清洁过程中需要除去的常见物质之一。 这是因为涂层影响缺陷检查和修复条件，因此影响再制造产品的质量。

产品涂层设计坚固，能够承受不利条件（Chen et al。，2010）。 因此，与其他污染物相比，更难以去除这些涂层。 使用激光方法（Chen等人，2010; Daurelio等人，1999），超声波（Reinhart，1989），常规水性清洁方法（Wolbers，2000），干冰清洁（Spur等人。 ，1999年）和爆破清洁（Momber，2007; Raykowski等，2001）已被广泛研究。

通常在表面或涂料层上存在其他有机或无机污染物混合物，使情况完成。 我们之前的研究（Li et al。，2015; Liu et al。，2015a; Liu et al。，2015b）已经证明了超临界二氧化碳（SCCO2）作为预处理工艺和湿喷丸的组合， 作为去除装置，具有去除芯表面上的油性污染物的可行性。 当这些污染物在涂料层上时（通常观察到），清洁情况可能不同。 考虑到涂料是有机成分，SCCO2处理的可行性需要研究。

在涂料层上研究了这两种清洁方法的环境声音组合的可行性。 研究涂层时不存在其他类型的污染物; 不锈钢试样用金属涂料人工涂覆，以模仿再制造型芯上的真实涂层。 实验结果显示，结果与SCCO2处理机理的理论分析一致。 使用来自先前处理的样品进行单颗粒喷射实验和湿喷丸清洁，说明当伴随SCCO2处理时，湿喷丸清洁更有效。 尽管该方法的效率还不如其他方法那么高，但这些方法的组合提供了清洁油漆层的方法，这可以证明更加环保。

油漆层中SCCO2处理的机理

1822年Baron Charles Cagniard de la Tour首次发现了纯物质临界点的存在（Berche et al。，2009; Cagniard de La Tour，1822），Thomas Andrews将这种现象称为超临界（Andrews，1869） 超临界流体（SCF）被定义为温度和压力都超过其临界点的物质，如图1所示。就CO2而言，其临界温度（Tc）为304.128 K且至关重要 压力（Pc）为7.38MPa，在实验条件下很容易达到。 目前，SCCO2已广泛用于提取（Lang和Wai，2001; Marsal等，2000; Teberikler，2001），食品加工（Brown等，2008; Kinyanjui，2003），纺织加工（Long等 。，2011; Montero等，2000），化学合成（Jessop和Leitner），以及清洁作为溶剂（Della Porta等，2006; Ramachandrarao，2006）。

当物质处于超临界状态时，蒸汽和液体之间没有相交易。 SCF的性质可以在气体状和液体状之间连续变化，因此超临界流体具有气体和液体两者的特性，包括相对低的粘度，接近零的表面张力，高扩散性和液体状密度，允许 它促进传质。 另外，如上所述，CO 2的操作条件容易实现且相对良性，并且CO 2是无毒且不易燃的。 因此，在超临界状态下使用CO 2进行涂料层处理是安全的。

SCCO2具有低粘度和极低的表面张力。因此，在超临界状态下，CO 2分子毫不费力地扩散到涂料层的内部结构中。在一定时间内，该层中的长链有机化合物变成多孔的。这种现象已被研究人员广泛用于多孔材料的合成中（Cooper，2003; Cooper和Holmes，1999）。描述有机基质与SCF接触时的行为的发泡理论是广泛接受的理论之一，也是本文处理过程中使用的主要机理。已经建立了许多模型来解释发泡现象，其中气泡成核理论被广泛使用（Frayssinet等，1998; Goel和Beckman，1995）。在超临界条件下，CO 2分子在聚合物质内部扩散，变成均匀的系统。在快速减压过程中，该系统中的CO2分子由于成核而聚集，在聚合物内部产生大量的微气泡。这些气泡逐渐聚集并变大，直到膨胀力与阻力达到平衡，最终在聚合物中形成细胞结构。两个气泡之间的壁承受拉伸应力，这是在气泡变大期间产生的。然而，由于这些气泡的膨胀，壁最终可能会破裂;气泡，然后连接在一起形成一个更大的气泡。