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Oberflächentechnik

Metallbauteile reinigen und ohne Rückstände lackieren

Verschiedenste Rückstände können das gleichmäßige Lackieren von Metallbauteilen verhindern. Eine Lösung ist die Reinigung durch Trockendampf.

Lackbenetzungsstörende Substanzen, kurz Labs, nennt der Fachmann verschiedenste Rückstände wie Öle, Fette, Trennmittel oder Spuren von Kühlschmierstoffen, die ein gleichmäßiges Auftragen einer Lackschicht auf Metallbauteilen verhindern und so zu trichterförmigen Störstellen und den so genannten Kratern im Lack führen. Dieser Art Mangel gilt zum einen für den optischen Eindruck eines Produktes, aber teilweise auch funktional, wenn an diesen Schadstellen Korrosion beginnen kann.

Gründe für das Vorhandensein von Öl- und Fettspuren oder allgemein „Labs“ gibt es viele:

  • aus den vorigen Prozessschritten

  • spanender Bearbeitung

  • Formgebung

  • Verwendung von Öl im Bauteil selbst

  • kleine Unachtsamkeit beim Mitarbeiter

Folglich heißt es vor dem Lackieren: wirklich gut reinigen.

Ein Fallbeispiel zum Lackieren

Bei einem der vorliegenden Fälle drehte es sich um die Lackierung von Metallbauteilen in einer UV-Lackieranlage.Das ursprüngliche Produktionskonzept beinhaltete eine Reinigung mittels Plasma vor der Zuführung der Produkte in die Lackierkammer.

Die Basisidee der Plasmareinigung ist, dass deren reaktiven Teilchen die Fette/Öle vom Bauteil ablösen, indem sie chemisch reagieren oder sie beim „Aufprall“ eines Plasma-Teilchens quasi absprengen. Gegen diesen Gedanken ist prinzipiell nichts einzuwenden, doch für die betrachtete Verwendung war die Reinigungswirkung ungenügend. Der Hersteller hatte somit als Zwischenlösung den Plasma-Part aus der Fertigungslinie ausgebaut und führte an dieser Stelle anders vorgereinigte Bauteile seiner UV-Lackieranlage zu.

Metallbauteile durch Dampf reingigen

Deswegen ging man beim Hersteller auf die Suche, welcher Reinigungsprozess sich zum einen eignet und sich zum anderen in den Bauraum der ehemaligen Plasmareinigung integrieren ließe. Eine Reinigungsmöglichkeit ist der Einsatz von Heißdampf bzw. genauer „Trockendampf“. Dieser kann Schmutzteile, Fette etc. von einer Oberfläche lösen, vor sich herzutreiben und mit dem Dampf-Abstrom mitzureißen.

Als vereinfachte Funktionserklärung sei der „Dampfstrahler“ bei der Autowäsche genannt, wobei es hier nicht auf trockenen Dampf ankommt. Allerdings wurde Trockendampf bislang noch nicht für die Teilereinigung vor Beschicken der UV-Lackierung eingesetzt.

Vorversuche im Laboratoriumsmaßstab mit Dino-Dampferzeugern konnten die Wirksamkeit des Verfahrens für die Aufgabe unter Beweis stellen, so dass man daran ging, die Produktionsanlage entsprechend umzubauen.

Die Umsetzung der Idee

In einem Elektro-Dampferzeuger des Typs CD18 aus Edelstahl von Dino wird mittels elektrischer Heizelemente entmineralisiertes Wasser verdampft, das über eine Speisewasserpumpe vom Tank oder direkt aus der Leitung in den Druckbehälter gefördert wird. Die Dampfleistung liegt bei 24 kg pro Stunde.

Der Wasserdampf wird für die Anwendung auf 170 bis 180° C überhitzt, der Druck steigt auf 10 bar statisch proportional an. Bei dieser Temperatur enthält der Dampf keine Wassertröpfchen oder Kondensat mehr, man spricht daher von Trockendampf.

Über eine isolierte Leitung wird der Trockendampf mit 8,5 bis 9 bar Arbeitsdruck einer gesteuerten Düse zugeführt, die ihn dann auf das zu reinigende Produkt strahlt. Analog zum Versuch treibt der Dampf Vaseline-, Öl- und Schmutzpartikel vor sich her, löst sie ab und führt sie der Absaugung zu.

Nach Angabe des Verwenders bleibt eine trockene, saubere und von der Oberflächenspannung lackierfähige Oberfläche zurück. Die Absaugung hinter dem Objekt ist dabei wichtig, um den mit Partikeln beladenen Abdampf und anfallendes Kondensat aufzunehmen. Denn durch Energieabgabe und Temperaturunterschiede am zu reinigenden Produkt sowie an Umgebungsflächen und der Absaug-Verrohrung ist Kondensieren bei Trockendampf eine standardmäßige Folge, die berücksichtigt werden muss.

Eine Zusammenarbeit zwischen dem Anlagenbetreiber, Dino aus Bremen für Dampferzeuger und Peripherie sowie dem Unternehmen für die Absaugung, machte es möglich, die neue Trockendampf-Reinigungsanlage in den Prozessraum der vormaligen Plasmareinigung zu integrieren.

Die vorhandene, ansteuerbare Hubeinheit konnte weiter genutzt werden, sie realisiert die Bewegung der Strahldüse. Gleiches gilt für die vorhandene Absauganlage. Da ihre Grundleistung für die Aufgabe ausreichend war, wurde sie zur Aufnahme des Abdampfes adaptiert und um Kondensatsammler ergänzt. Lediglich im Bereich der Transporttechnik und bei der Teile-Übergabe in die Lackierkabine musste Vorsorge getragen werden, dass kein Kondensat eingeschleppt wird, was zum Beispiel durch eine Klapptüre sowie Abdeckungen an Produkt und Fördertechnik gegeben ist.

Die Vorteile des Reinigens mit Dampf

In dieser Auslegung des Systems konnten die Ziele des Verwenders durchgehend erreicht werden:

  • einwandfreien Reinigungsergebnissen

  • Flexibilität für die eingebrachten Produkte

  • einfache Handhabung des Prozessschrittes

  • alle wesentlichen Module sind erneuerbar und können auf neueren technischen Stand gewechselt beziehungsweise erweitert werden

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