Reinigungsprozesse stabil und wirtschaftlich auslegen

Mit Sicherheit sauber

| Autor / Redakteur: Doris Schulz / Frauke Finus

„Gleiches löst Gleiches“ – dieser chemische Grundsatz bietet bei der Auswahl des optimalen Reinigungsmediums eine Orientierungshilfe. Wässrige Medien sollten für die eingesetzte Verfahrenstechnik, Spritz- oder Ultraschallreinigung geeignet sein.
„Gleiches löst Gleiches“ – dieser chemische Grundsatz bietet bei der Auswahl des optimalen Reinigungsmediums eine Orientierungshilfe. Wässrige Medien sollten für die eingesetzte Verfahrenstechnik, Spritz- oder Ultraschallreinigung geeignet sein. (Bild: Mafac Ernst Schwarz Maschinenfabrik)

Wann ist ein Werkstück sauber? Die Antwort ist so vielfältig wie das Einsatzspektrum von Blechkomponenten. Unabhängig davon, dass die Sauberkeitsvorgaben variieren, erfordert ihre Einhaltung häufig einen hohen Aufwand - und das bei steigendem Kostendruck.

Ob Stanzbiege-, Tiefzieh- oder Umformteil – häufig hängt die Qualität nachfolgender Prozesse wie Härten, Schweißen, Beschichten, Verkleben oder Montieren beziehungsweise des fertigen Produkts von der Bauteilsauberkeit ab. Kein Wunder also, dass Spezifikationen zur partikulären und/oder filmischen Sauberkeit in vielen Branchen ebenso selbstverständlich auf Konstruktionszeichnungen zu finden sind wie Angaben zu Maßen und Toleranzen. Die Einhaltung dieser Vorgaben ist nicht selten nachzuweisen und zu dokumentieren, beispielsweise bei Teilen für die Automobilindustrie nach VDA 19. Reinigung und Sauberkeitskontrolle haben sich daher zu einem qualitätskritischen Fertigungsschritt entwickelt, der bei zunehmend komplexeren Teilegeometrien einen hohen technischen und finanziellen Aufwand erfordert. Und das bei gleichzeitig steigendem Kostendruck im internationalen Markt. Um hier wettbewerbsfähig zu bleiben, sind Reinigungslösungen erforderlich, mit denen sich definierte Sauberkeitsanforderungen nicht nur stabil, sondern auch kosteneffizient erfüllen lassen.

Nasschemische Reinigung – Prozesse optimal abstimmen

Die Reinigung von Blech-, Stanz- und Umformteilen erfolgt üblicherweise in nasschemischen Reinigungsverfahren in Batchprozessen als Schüttgut oder gesetzte Ware sowie als Einzelteil. Um dabei eine qualitätssichernde und wirtschaftliche Prozessführung zu erreichen, sind in Chemie, Anlage, Verfahren und Medienaufbereitung abgestimmte Lösungen erforderlich. Wesentliche Kriterien dabei sind die zu reinigenden Materialien, Größe und Geometrie des Bauteils, Art und Menge der Verschmutzung, der Durchsatz, die erforderliche Flexibilität sowie die Spezifikation zur partikulären beziehungsweise filmischen Sauberkeit.

Für die Auswahl des geeigneten Reinigungsmediums bietet der chemische Grundsatz „Gleiches löst Gleiches“ eine Orientierungshilfe:

Wässrige Reiniger werden üblicherweise bei wasserbasierten (polaren) Verunreinigungen wie Schmieremulsionen, Additive, Salze, Polierpasten, Späne, Abrieb und anderen Feststoffe eingesetzt. Sie stehen als pH-neutrale, alkalische und saure Formulierungen zur Verfügung. Es empfiehlt sich die Materialverträglichkeit und das erzielbare Ergebnis durch Reinigungsversuche abzuklären. Wichtig ist darüber hinaus, dass der Reiniger für die eingesetzte Verfahrenstechnik wie etwa Spritzen oder Ultraschall geeignet ist, ansonsten kann es im Prozess beispielsweise zu einer störenden Schaumbildung kommen. Um eine konstant gute Reinigungsqualität sicherzustellen, ist die Überwachung wässriger Reinigungs- und Spülbäder unverzichtbar. Für die kontinuierliche Kontrolle und Erfassung der Reinigerkonzentration wurden spezielle Messsysteme entwickelt. Sie ermöglichen nicht nur die exakte Erfassung und Dokumentation während der Reinigung, sondern lassen sich auch nutzen, um eine bedarfsgerechte Nachdosierung von Reinigungsmedium automatisch auszulösen. Partikuläre und flüssige Verunreinigungen in den Medien können ebenfalls durch Messgeräte erfasst und dokumentiert werden. Dies ermöglicht, einen erforderlichen Badwechsel geplant und bedarfsgerecht durchzuführen, was Kosten spart. Je nach Reinigungsaufgabe und Spezifikation kann es auch erforderlich sein, weitere, für den Prozess relevante Parameter, beispielsweise Druck, Temperatur, pH- und Leitwert zu erfassen. Dafür stehen ebenfalls Messsysteme zur Verfügung. Zum Einsatz kommen wässrige Reinigungsmedien sowohl in Kammeranlagen als auch Durchlauf- und Reihentauchanlagen.

Das Reinigungsmedium – Gleiches löst Gleiches

Bei unpolaren Verschmutzungen wie Stanz- und Ziehölen ist meist ein Lösemittel die richtige Wahl. Sie kommen häufig auch bei der Reinigung nach Wärmebehandlungen zum Einsatz, um Abschrecköle zu entfernen. Je nach abzureinigenden Verschmutzungen stellt ein Chlorkohlenwasserstoff, nicht-halogenierter Kohlenwasserstoff oder modifizierter Alkohol die optimale Lösung dar. Letztere verfügen über lipophile und hydrophile Eigenschaften, so dass sie unpolare und bis zu einem gewissen Grad auch polare Kontaminationen entfernen können. Bei der Reinigung mit Lösemitteln bilden sich durch eingeschleppte Emulsionen und Öle, insbesondere chlorhaltige Öle, im Destillationsprozess im Laufe der Zeit freie Säuren. Diese setzen nicht nur die Reinigungsqualität und Standzeit der Medien herab, es kann auch zu einer Korrosionsbildung an den gereinigten Teilen und der Anlage kommen. Für eine regelmäßige Kontrolle von Lösemitteln stehen entsprechende Testsets sowie Stabilisatoren zur Nachstabilisierung der Medien zur Verfügung. Lösemittel werden in geschlossenen Kammeranlagen eingesetzt, die für eine kontinuierliche Aufbereitung und Kreislaufführung des Mediums mit einer Destillationseinrichtung ausgestattet sind. Je nach Anforderung werden Kammer-Reinigungssysteme mit mehreren Medientanks, beispielsweise für eine Vor- und Feinreinigung sowie Konservierung, ausgestattet. Reinigung und Trocknung finden üblicherweise unter Vakuum statt.

Ergänzendes zum Thema
 
Fachtagung Industrielle Bauteilreinigung

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