Sgrassatura dell’acciaio inox (parte 1)

Sgrassatura dell’acciaio inox (parte 1)
novembre 5, 2018 Nitty-Gritty's Internal Website Administrator

Sgrassatura dell’acciaio inox

La sgrassatura è l’operazione che permette l’allontanamento dalla superficie dell’acciaio inox di prodotti oleosi, grassi ed estranei che possono diminuire:

  • L’adesione dei rivestimenti galvanici
  • La resistenza a corrosione
  • La resistenza meccanica

Molto spesso queste impurità sono causate da detriti o paste provenienti rispettivamente da un processo meccanico di spazzolatura o lucidatura oppure da resine collose di pellicole protettive.
La sgrassatura si differenzia dal decapaggio per la natura delle sostanze che vogliamo rimuovere dalla superficie. Nella sgrassatura vengono rimossi inquinanti di natura organica (oli minerali, animali o vegetali) che provengono da operazioni di lavorazione meccanica, trattamenti termici e pulitura meccanica. Nel decapaggio vengono rimosse sostanze di natura inorganica (ruggine, residui di saldatura, macchie, particelle solide) attraverso l’uso di sostanze acide.

Lavorazione meccanica dell’acciaio inox

Il tempo di sgrassatura dipende molto da:

  • Composizione della miscela sgrassante
  • Composizione della sostanza che inquina l’acciaio

La prima deve contenere sostanze che favoriscono l’emulsione, la solubilizzazione, la flocculazione e l’azione bagnante. In poche parole, deve agire sulla tensione superficiale della particella inquinante. La seconda può essere costituita da gruppi polari che sono assorbiti dalla superficie dell’acciaio oppure da acidi grassi liberi (acido stearico) che formano saponi metallici che aderiscono sulla superficie metallica. Questa adesione è ulteriormente rafforzata se l’acciaio subisce un innalzamento di temperatura.

La sgrassatura può essere suddivisa in 4 grandi gruppi:

  • Attraverso solventi organici
  • Chimica attraverso soluzioni alcaline
  • Elettrolitica
  • Con ultrasuoni

Sgrassatura con solventi organici

La sgrassatura con solventi organici è detta anche “pre-sgrassatura”. Questa tecnica è molto utilizzata quando il particolare deve subire successive lavorazioni non in fase acquosa (lavorazioni meccaniche) oppure in soluzioni chimiche concentrate (bagni chimici per l’elettrolucidatura).

Questo tipo di sgrassatura porta in soluzione i vari grassi aderenti alle superfici dei pezzi. Può essere effettuata per sfregamento, immersione, o vapori di solvente.
In tutti i casi è necessario eseguire una sgrassatura chimica o elettrolitica per eliminare ogni residuo sulla superficie.
I solventi organici possono essere di due tipi:

  • Infiammabili
  • Non infiammabili

I primi non vengono più utilizzati a causa di pericoli di incendio. I secondi sono liquidi più pesanti dell’acqua, limpidi, incolori, che possono essere tossici. Queste sostanze vengono utilizzate in opportune macchine che prevedono:

  • Il riscaldamento del solvente (ebollizione)
  • Aspirazione dei fumi
  • Distillazione e recupero del solvente
  • Getti a spruzzo per agevolare il distacco delle impurità

La durata può variare dai 2 ai 5 minuti.  Particolare attenzione è il posizionamento del manufatto, che deve essere asciutto, all’interno della camera di sgrassatura affinché il liquido sgrassante coinvolga tutte le parti del manufatto e non si creino zone di ristagno all’interno delle cavità.

Sgrassatura chimica

La sgrassatura chimica sfrutta la reazione chimica tra una sostanza alcalina e l’impurità da rimuovere detta saponificazione. In questa reazione la sostanza chimica ha la possibilità sia di legarsi compatibilmente con oli e/o grassi,sia di legarsi con la molecola di acqua. In questo modo la sostanza permette di intrappolare le impurità all’interno di micelle ed allontanarle dalla superficie metallica. Questa sostanza è detta tensioattivo. Il tensioattivo abbassa la tensione superficiale e facilita la bagnabilità. La concentrazione di tensioattivo nella miscela di sgrassatura è molto importante perché assicura la formazione di soluzioni costituite da micelle al posto di soluzioni molecolari. Il tensioattivo conferisce alla particella di grasso/olio una forma sferica. In questo modo l’area di contatto con la superficie metallica diminuisce, favorendo il suo distacco.
Il distacco della particella impura è favorito anche dall’adesione del tensioattivo sulla superficie metallica. In questo modo si genera una repulsione tra il metallo, rivestito di tensioattivo, e l’impurità ormai in forma micellare.

Macchia di olio separata dal tensioattivo in piccole micelle disperse in fase acquosa

La concentrazione del tensioattivo è di solito molto bassa (inferiore a 0,2%) e possono essere di vario tipo:

  • Cationici
  • Anionici
  • Non ionici

L’abbassamento della tensione superficiale comporta i seguenti fenomeni:

  • Emulsionamento: la sostanza grassa si stacca dalla superficie in forma di particelle liquide molto fini
  • Dispersione: il grasso viene disperso in fase acquosa, diminuendo la sua concentrazione sulla superficie metallica.
  • Flocculazione: una volta che il grasso è stato rimosso dalla superficie e disperso, le particelle vengono aggregate e fatte precipitare lontano dalla superficie.

Queste tre caratteristiche costituiscono la base per avere una soluzione chimica che permetta di sgrassare la superficie in modo impeccabile.

L’applicazione della miscela sgrassante può essere:

  • A spruzzo
  • A immersione

Si usa la prima applicazione per eliminare grosse quantità di grassi e residui di pulitura. L’applicazione prevede l’utilizzo di ugelli che, ad alta pressione, spruzzano con forza la miscela sgrassante. L’azione meccanica dello spruzzo favorisce notevolmente il distacco dei grassi. Solitamente la miscela è composta da alcali con fosfati e silicati ma priva di tensioattivi schiumeggianti.

La seconda applicazione prevede l’immersione del manufatto in una soluzione ad alta temperatura all’interno di una vasca appropriata. L’alta temperatura riduce il tempo di immersione perché diminuisce la viscosità dell’impurità e aumenta la velocità delle reazioni chimiche. Quindi il potere sgrassante è dovuto principalmente all’azione combinata di:

  • Temperatura (90°C)
  • Potere emulsionante della soluzione
  • Agitazione meccanica

Il tempo di immersione dipende molto dallo stato di partenza del manufatto e dalla qualità del metallo base.