Wer Fertigungsanlagen sachgerecht reinigen will, braucht Techniken, die sich gut in den Prozess eingliedern lassen und schnell zum Ergebnis führen. Das Trockeneisstrahlen ist eine schonende, effiziente Methode, die etablierte Reinigungsabläufe sehr gut ergänzen kann.
Sauberkeit ist für Industriebetriebe die Voraussetzung für eine hohe Produktqualität und den Erhalt der teuren Fertigungsanlagen. Eine sehr gut geeignete Reinigungsmethode ist das Trockeneisstrahlen. Mittlerweile ist sogar eine Lösung verfügbar, die selbst Trockeneis erzeugt und somit einfach und flexibel einsetzbar ist.
Wie die Technik funktioniert
Das Trockeneisstrahlen ist ein Partikelstrahlverfahren, bei dem CO2-Pellets mit einer Größe von 0,5–3 mm als Strahlmittel verwendet werden. Im Gegensatz zu den meisten anderen Strahlmedien, die ihren festen Aggregatszustand während des Arbeitsprozesses nicht ändern, beruht die Oberflächenwirkung nicht nur auf dem abgegebenen mechanischen Impuls. Denn die mechanische Energie wird mit thermischer Energie verbunden, was zu einer sehr hohen Reinigungsleistung führt.
Die Trockeneispellets prallen mit einer Temperatur von –79 °C und einer Geschwindigkeit von 150 m/s auf die Oberfläche auf. Dabei geben sie ihre kinetische Energie ab. Durch die Kälte wird der Schmutz zudem brüchig und spröde, so dass er sich leichter löst. Ein weiterer Effekt steckt in der sogenannten Sublimation: Teile des gefrorenen Kohlendioxids dringen in die Risse von Schmutzkrusten oder Farbaufträgen ein, gehen vom festen in einen gasförmigen Zustand über und lassen durch diese 400-fache Volumenvergrößerung den Schmutz regelrecht aufbrechen. Zurück bleiben lediglich die abgestrahlten Substanzen, die je nach Menge und Zusammensetzung entweder mit der vorhandenen Druckluft abgeblasen oder mit Saugern aufgenommen werden.
Da das Verfahren kaum abrasiv ist, keine Strahlmittelrückstände, kein Schmutzwasser und keine Feuchtigkeit verbleiben, lassen sich speziell empfindliche Oberflächen schonend und mit geringem Aufwand von Schmutz befreien. Auch Bereiche, in denen kein Wasser verwendet werden kann, sind für Trockeneisstrahlen prädestiniert. Durch die Verwendung unterschiedlicher Düsengeometrien und -größen kann auf die jeweilige Anwendung eingegangen werden. In einem Scrambler lassen sich Pellets zerkleinern, um besonders schonend zu reinigen.
Was bei der Auswahl zu beachten ist
Große Trockeneisstrahlgeräte, die sogar für die Entlackung von Oberflächen geeignet sind, verbrauchen etwa 30–100 kg Trockeneis pro Stunde. Das Strahlgerät dosiert die Pellets in einen Druckluftstrahl ein, der über Strahlschlauch mit Pistole und Düse auf die Oberfläche gelangt. Die benötigte Druckluft lässt sich über ein Druckluftnetz oder direkt über einen Kompressor beziehen, der ausreichend Luftdruck und -menge liefert. Da die Druckluft mindestens der Klasse 3 (ISO 8573-1) entsprechen muss, empfiehlt sich der Einsatz eines Wasser- und gegebenenfalls Ölabscheiders sowie eines Nachkühlers.
Die Trockeneispellets werden in großen Hydraulikpressen, sogenannten Pelletizern, hergestellt und in den meisten Industrieländern per 24-Stunden-Service geliefert. Werden die Pellets in den angelieferten Isolierboxen aufbewahrt, so bleiben sie drei bis fünf Tage gebrauchsfähig. Über die Zeit verlieren die Pellets allerdings Volumen und die Luftfeuchtigkeit kondensiert an ihnen. Dadurch nimmt die Dichte ab und die Pellets verkleben miteinander – die Reinigungsleistung verringert sich und die Pellets sind schließlich nicht mehr nutzbar. Wer kontinuierlich hohe Verbräuche hat und nicht von Lieferketten abhängig sein möchte, kann mithilfe eines Pelletizers und eines Niederdrucktanks mit flüssigem CO2 selbst Trockeneisgranulat nach Bedarf herstellen.
Arbeitsschutz: Was es zu beachten gilt
Der Schalldruck eines Trockeneisstrahlgeräts variiert und liegt in Abhängigkeit der Betriebsparameter zwischen 75 und 125 dB(A). Der Anwender muss also meist einen Gehörschutz tragen, der ab 80/95 dB(A) vorgeschrieben ist. Zu seiner Sicherheit sollte die persönliche Schutzausrüstung (PSA) außerdem Overall, Schutzbrille mit Helm sowie Handschuhe umfassen, da Trockeneis wegen der hohen Kälte auf der Haut zu Verbrennungen führt. Je nach Anwendung empfiehlt sich das Tragen einer (Staub-)Schutzmaske.
Die maximale Arbeitsplatzkonzentration für CO2 (MAK) ist auf 0,5 Volumenprozent beschränkt. In einer großen Fabrikhalle führt dies nur selten zu Problemen – in kleinen, geschlossenen Räumen oder Strahlkabinen muss allerdings eine Belüftungsanlage vorhanden sein. Ist dies nicht der Fall, braucht der Anwender eine Sauerstoffversorgung. Ein CO2-Messgerät am Arbeitsplatz stellt sicher, dass die Luftzusammensetzung stimmt.
Je nach Einsatzzweck und -dauer kann der Aufwand für ein großes Strahlgerät samt Pelletsbeschaffung der Nutzung des Verfahrens im Weg stehen. Seit kurzem ist eine Lösung am Markt erhältlich, bei der das Trockeneisstrahlgerät die benötigten Pellets selbst erzeugt – genau dann, wenn die Reinigung erfolgt, in der benötigten Menge. Der Anwender muss lediglich flüssiges CO2 bereitstellen, das in Flaschen verlustfrei eingelagert werden kann, sowie ein Druckluftnetz beziehungsweise einen kompakten Kompressor. Dank eines intuitiven Bedienkonzepts und zahlreicher Assistenzsysteme zur Überwachung von Mindeststrahldruck oder Überhitzungsgefahr ist die Anwendung ohne lange Einweisung oder Planung möglich.
Vorteile für die Reinigung von Produktionsanlagen
Fette, Wachse, Öle, Bindemittel, Klebstoffe, Schweißrückstände, Silikone: In der Fertigung hat man mit vielen hartnäckigen Verschmutzungen zu tun. Sollen diese Substanzen von Oberflächen entfernt werden, ist manuelles Arbeiten nicht effizient und gerät schnell an seine Grenzen. Der Einsatz von Wasser, Chemikalien oder Lösungsmitteln wiederum ist bei empfindlichen Materialien wie korrosiven Metallen oder Elektrobauteilen keine Alternative, und möglicherweise verbleibende Rückstände sind nicht erwünscht oder können Gefahrenquellen sein.
Wer Oberflächen und Maschinen im Produktionsumfeld per Trockeneisstrahlen reinigt, profitiert von zahlreichen Vorteilen. Es ist zum Beispiel nicht erforderlich, Maschinen zu demontieren oder zu zerlegen, da die Reinigung in zusammengebautem Zustand erfolgen kann – bis in die letzte Ritze und rückstandsfrei. Der Aufwand wird somit stark reduziert, was vor allem bei Arbeiten hilfreich ist, die nachts, an Wochenenden oder zügig zwischen zwei Produktionschargen erledigt sein wollen, um Produktionsstillstände zu vermeiden oder kurz zu halten.
Gleiches gilt für die Reinigung von Spritzgussformen, Schweißrobotern oder automatisierten Maschinen mit empfindlicher Elektronik. Eine Spot- beziehungsweise Wartungsreinigung ist vor allem mit einem Gerät, das selbst Trockeneispellets generiert, schnell und vor Ort zu erledigen, so dass die Arbeiten an den Maschinen sofort durchgeführt werden können.
Schließlich ist ein zentraler Vorteil, dass die Handhabung für Anwender körperlich wenig belastend ist. Es werden keine Lösemittel oder Alkalien benötigt, so dass Mitarbeiter keinen gefährlichen Substanzen ausgesetzt sind und die Kosten für eine Entsorgung entfallen. Auch entstehen keinerlei Abwässer, Nässe oder Strahlmittelrückstände, die zu Produktkontaminationen oder Rutschgefahr führen könnten. Der gelöste Schmutz fällt zu Boden und kann abgesaugt oder weggekehrt werden.
Alexandra Lachner, freie Autorin/Rick Petzold, Kärcher | markus.targiel@holzmann-medien.de