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Reinigung mit Wasserdampf ersetzt Ultraschalltechnik

15.05.2008
Überhitzter Wasserdampf eignet sich als Reinigungsmedium, um aus Bändern gezogene Profile von Öl- und Fettfilmen zu befreien. Damit ist die Wasserdampf-Strahlreinigung eine Alternative zum Ultraschallverfahren. Für die Dampfreinigung spricht der niedrigere Energiebedarf, die robuste Technik, der Verzicht auf Chemikalien und die kürzere Behandlungsstrecke bei vergleichbarem Reinigungsergebnis.

Hoher Wettbewerbsdruck kennzeichnet den Markt für Profile im Baubereich – beispielsweise bei Fensterverstärkungsprofilen, Abschlussprofilen, Ankerschienen und Trockenbauprofilen. Die Profilhersteller fordern daher höchste Produktivität von den einzelnen Fertigungsprozessen. Heutzutage werden Bänder zu Profilen im Durchlaufverfahren gewalzt und dabei umgeformt.

Notwendige Voraussetzung für das Umformen ist eine Ziehölschmierung. In der Prozesskette folgt nach dem Formgebungsprozess die Profilreinigung, um das Öl vor der weiteren Be- oder Verarbeitung von der Oberfläche zu entfernen. Dabei liegt die Durchlaufgeschwindigkeit bei 60 bis 200 m/min je nach Profilabmessungen.

Stand der Technik bei der Profilreinigung ist das Ultraschallverfahren. Dazu werden Ultraschallschwinger in Vibration versetzt. Im Reinigungsbad erzeugen diese Schwingungen an der Profiloberfläche ein Wechselspiel von Unter- und Überdruck.

Dabei entstehen kleinste Bläschen, die immer wieder zusammenfallen – implodieren – und so kleinste Stoßwellen auslösen. Aufgrund dieses zyklischen Prozesses lösen sich anhaftende Verunreinigungen von der Profiloberfläche und dispergieren in die Flüssigkeit.

Ultraschall-Reinigungsverfahren erfordert leistungsstarke Generatoren

Für die Profilreinigung im Ultraschallverfahren sind daher leistungsstarke Generatoren und ein Durchlaufbecken erforderlich. Um eine hohe Durchlaufgeschwindigkeit zu erreichen, konzentriert man die Ultraschallleistung auf ein möglichst kleines Badvolumen. Das Ergebnis ist ein kompaktes Reinigungssystem, das sich gut in die gesamte Produktionslinie integrieren lässt.

Die Ultraschallreinigung basiert auf wässrigen Medien. Sie werden mit Reinigungschemikalien versehen und auf Reinigungstemperatur gebracht. Ultraschalltechnik, Wärmeenergie und Chemie führen zum optimalen Ergebnis.

Jedoch gibt es für die Profilreinigung inzwischen auch andere effektive Verfahren, die mit sublimentierenden Reinigungsmedien arbeiten. Pionier dabei ist Kohlendioxid (CO2), das unter Normbedingungen (20 °C, 1,013 bar) gasförmig ist, bei Variation von Druck und Temperatur sich jedoch in einen Feststoff (Schnee) oder eine Flüssigkeit umwandeln und somit zum Reinigen nutzen lässt.

Wasser statt Kohlendioxid zur Teilereinigung

Bei MTM Meißner Technik Müllenbach GmbH, Marienheide, beschäftigt man sich mit den Phasenwechseleffekten solcher Medien. Allerdings kommt dabei nicht Kohlendioxid, sondern Wasser als Reinigungsmedium zur Anwendung.

Bekanntlich ist bei 1,013 bar Atmosphärendruck der Schmelzpunkt von Wassers 0 °C und der Siedepunkt 100 °C. Am unteren Temperaturpunkt verwandelt sich Wasser von fest in flüssig, beim oberen Punkt von flüssig in gasförmig. Wird jedoch Wasser Wärmeenergie zugeführt, erhöht sich der Dampfdruck für flüssiges Wasser.

So hat Wasser bei 140 °C interessante Eigenschaften, insbesondere einen hohen Wasserdampfdruck, der mit Hilfe von Sprühdüsen auf die zu reinigenden Profile gerichtet werden kann. Es entsteht ein Dampfstrahl mit kinetischer Energie zur Entfernung von Kontaminationen.

Die im Vergleich zum flüssigen Zustand erhöhte Temperatur senkt bei Kontakt mit Öl oder Fettfilmen deren Viskosität, so dass der Reinigungswirkung erhöht wird. Diese physikalisch-chemischen Effekte des Wassers kommt bei MTM in Anlagen für die Profil- und Drahtreinigung zur Anwendung: in der Ausführung DDR.

Der Reinigungsablauf umfasst dabei eine Vorreinigung mit gesättigtem Wasserdampf. Danach folgt eine Hauptreinigung im Wasserdampfstrahl und zum Schluss eine Trocknung bei Unterdruck.

Dampfgenerator beaufschlagt Profile mit 100 bis 140 °C heißem Wasserdampf

Herzstück dieser Anlagentechnik ist ein Dampfgenerator, der die Profile mit 100 bis 140 °C heißem Wasserdampf beaufschlagt. Diese Technik wurde zum Beispiel für die Reinigung von rohrförmigen Edelstahlprofilen installiert, die mit Ziehölen beaufschlagt und daher direkt im Anschluss an die Formgebung zu reinigen sind. Die Umformgeschwindigkeit beträgt bis zu 9 m/min.

Aus den Profilen werden Komponenten für die Heiztechnik hergestellt. Dazu werden sie nach dem Umformprozess abgelängt und weiterbearbeitet. Das Ergebnis der Rohrprofilierung sind Heizspiralen.

Kennzeichnend für die dabei verwendete Anlage sind die kompakten Abmessungen (1900 mm × 800 mm × 1600 mm. Eine Hochleistungs-Destillationsanlage erzeugt Wasserdampf mit 2 bis 5 bar und Temperaturen deutlich über 100 °C. Der Dampf wird über Düsen auf das Profil gerichtet. Die gesamte Oberfläche wird so vom Ziehöl befreit. Die Wärmeenergie des Dampfes kann durch hohe Wärmeübertragungsraten rasch auf die Oberfläche übertragen werden.

Zur Trocknung reicht bereits ein geringes Vakuum aus, um unter die Siedepunkttemperatur des kondensierten Wassers zu gelangen. Das Resultat ist eine schlagartige Trocknung. Nach dem Reinigen wird das kondensierte Wasser in einem Abscheider vom Ziehöl befreit. Es kann erneut verwendet werden.

Literatur

[1] Grimm, H.: Wasser und Dampfdruck. In: www.wissenschaft-technik-ethik.de

Werner Meißner ist Geschäftsführer der MTM Meißner Technik Müllenbach GmbH in 51709 Marienheide.

Werner Meissner | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/oberflaechentechnik/articles/121320/

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