DE4125891C2

DE4125891C2 - Verfahren zur Reinigung verschmutzter Teile

Info

Publication number: DE4125891C2
Application number: DE19914125891
Authority: DE
Inventors: Hermann Ziegler
Original assignee: Individual
Current assignee: Multimatic Oberflaechentechnik & Co 49324 Me GmbH
Priority date: 1991-08-05
Filing date: 1991-08-05
Publication date: 1995-01-19
Anticipated expiration: 2011-08-06
Also published as: DE4125891A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung ver schmutzter Teile (Waschgut), insbesondere zur Entfettung von Metallteilen.

Ein derartiges Verfahren läßt sich der DE-PS 2 35 548 entneh men. Das hier offenbarte Verfahren arbeitet mit Lösemittel kaltreiniger auf Basis aliphatischer Kohlenwasserstoffe, wo bei das Waschgut während des Reinigungsvorganges gegenüber der Außenatmosphäre hermetisch abgeschlossen, mit dem Löse mittel unmittelbar beaufschlagt und nach Beendigung der letz ten Waschstufe unter Aufrechterhaltung des hermetischen Ab schlusses durch Aufblasen erwärmter Luft getrocknet wird, die in einem geschlossenen Kreislauf geführt, zum Auskondensieren des Lösemittels abgekühlt und anschließend wieder erwärmt wird, und wobei das auskondensierte Lösemittel in einem Löse mittelkreislauf zurückgeführt wird.

Bei diesem vorbekannten Verfahren findet ein Destillations gefäß Verwendung, das mit der erforderlichen Menge des flüch tigen Lösungsmittels, zum Beispiel Benzin, gefüllt ist. Die zu entfettenden Metallgegenstände werden in den Behälter ge legt, der daraufhin geschlossen wird. In den Behälter wird dann Dampf zugeführt, wodurch das in dem genannten Gefäß be findliche Benzin vergast wird. Die Benzindämpfe werden in die Schlange eines Kondensators geleitet und hier verflüssigt. Das Benzin wird dann in Form von Druckstrahlen auf die in dem Behälter befindlichen Metallgegenstände gesprüht. Das mit Fett und Schmutzteilen verunreinigte Benzin gelangt durch einen Siebboden des Behälters in das genannte Destillations gefäß und wird hier wiederum in der beschriebenen Weise ver gast, so daß es sich in ständigem Kreislauf durch den Konden sator, einen Entfettungsbehälter und das Destillationsgefäß bewegt. Nach beendeter Entfettung wird die Flüssigkeitszufuhr zu dem Behälter unterbrochen. Aus einem geeigneten Vorrats behälter wird nicht oxidierendes Gas angesaugt und durch eine Heizvorrichtung erhitzt. Dieses heiße Gas gelangt dann in den Innenraum des Behälters, vergast die hier noch befindlichen Restmengen des Benz ins und führt diese wiederum in die Schlange des Kondensators. Das sich hier abscheidende Benzin wird dem Destillationsgefäß zugeführt. Das heiße Schutzgas wird dann solange im Kreislauf durch den Behälter und den Kondensator bewegt, bis jede Spur des flüchtigen Lösungsmit tels aus dem Behälter beseitigt ist. Alsdann können die in dem Behälter befindlichen Metallgegenstände ohne Explosions gefahr nach Öffnung der Tür herausgenommen und durch andere ersetzt werden.

Eine Teilereinigung mit Lösemittelkaltreiniger auf Basis ali phatischer Kohlenwasserstoffe, wie sie beispielsweise in der vorstehend genannten Druckschrift beschrieben ist, führt in der Regel zu unzureichenden Reinigungsergebnissen.

Allein aus diesem Grunde werden seit Jahrzehnten chlorierte Lösemittel verwendet, die zwar hinsichtlich der Reinigung erheblich bessere Resultate erbringen, wegen der Umweltbela stung sich ständig verschärfenden Auflagen hinsichtlich des Einsatzes bzw. der Handhabung unterliegen. Die Fachwelt ist einheitlich bemüht, diesen Auflagen durch ständige Verbesse rungen der Reinigungsanlagen gerecht zu werden. Die weitere Verwendung chlorierter Lösemittel wird dabei nicht in Frage gestellt.

In Abkehr dieser einheitlichen Entwicklung auf dem einschlä gigen Reinigungssektor geht die Erfindung unter der Zielset zung, die angefeindeten chlorierten Lösemittel vollständig zu vermeiden, wieder zurück auf ein Reinigungsverfahren mit Koh lenwasserstoffen.

Die DE 39 23 685 A1 offenbart ein Verfahren zum Reinigen von Gegenständen, die mit oxidierbaren organischen Substanzen verunreinigt sind. Hierbei werden die zu reinigenden Gegen stände mittels eines sauerstoffhaltigen Plasmas gereinigt, in dem die unerwünschten organischen Substanzen durch das Plasma oxidiert und durch die Oxidation in gasförmige Produkte umge wandelt werden. Der den zu reinigenden Gegenstand aufnehmende Raum wird vor Erzeugung des Plasmas evakuiert und dabei bei spielsweise auf einen Druck von 0,5 mbar gebracht.

Zur Erreichung des vorstehend genannten Zieles, also zur Ent wicklung eines Reinigungsverfahrens, bei dem keine chlorier ten Lösemittel Verwendung finden, wird erfindungsgemäß ein Verfahren mit folgenden Merkmalen vorgesehen:

a) die Teilereinigung erfolgt mit Lösemittelkaltreiniger auf Basis aliphatischer Kohlenwasserstoffe mit einem Flamm punkt 40 °C;
b) während des Reinigungsvorganges wird das Waschgut gegen über der Außenatmosphäre hermetisch abgeschlossen und mit dem Lösemittel unmittelbar beaufschlagt, wobei das Wasch gut während des Waschvorganges bewegt wird;
c) der Waschvorgang wird nacheinander in mehreren Waschstu fen durchgeführt, wobei für jede Waschstufe eine separate Lösemittelmenge verwendet und in jeweils einem geschlos senen Kreislauf über einen Filter zurückgeführt wird;
d) nach Beendigung der letzten Waschstufe wird das weiterhin hermetisch gegen die Außenatmosphäre abgeschlossene Waschgut durch Aufblasen erwärmter Luft getrocknet;
e) die Trocknungsluft wird in einem geschlossenen Kreislauf geführt und zur Vermeidung eines explosionsfähigen Gemi sches tiefgekühlt;
f) die mit Lösemitteln beladene Trocknungsluft wird zum Aus kondensieren des Lösemittels abgekühlt und anschließend wieder erwärmt;
g) das auskondensierte Lösemittel wird in den Lösemittel kreislauf zurückgeführt;
h) das Waschgut wird nach seiner Trocknung einer Nieder druckplasmabehandlung mit Mikrowellenanregung unterwor fen.

Erfindungsgemäß sind somit bestimmte Verfahrensschritte vor gesehen, die trotz der unzureichenden Reinigungswirkung der Kohlenwasserstoffe zu einem verbesserten Reinigungsergebnis führen, das vergleichbar ist mit dem durch den Einsatz chlo rierter Lösemittel erreichten Ergebnis.

Maßgeblich für die überraschend guten, mit dem erfindungsge mäßen Verfahren erzielten Ergebnisse ist die dem Waschvorgang nachgeschaltete Niederdruckplasmabehandlung mit Mikrowellen anregung. Dieses Verfahren ist zwar an sich bekannt, wurde bisher aber lediglich als alleiniges Reinigungsverfahren zur Reinigung von Kunststoffteilen angewendet, bei denen es in erster Linie um die Aktivierung der Oberfläche geht, die hin sichtlich ihrer Lackierfähigkeit verbessert werden soll.

Bei der Niederdruckplasmabehandlung erfolgt der Abtrag der Verunreinigungen schichtweise. Dieses Reinigungsverfahren läßt sich daher nur einsetzen bei Teilen, deren Verschmutzung in Form eines gleichmäßigen dünnen Films vorliegt. Ungleich mäßige Verunreinigungen, z. B. in Form von auf der Teile oberfläche festhaftenden Tropfen, lassen sich mit einer Nie derdruckplasmabehandlung nicht bzw. nicht in einer wirt schaftlich vertretbaren Behandlungszeit entfernen.

Zur Erzeugung eines Niederdruckplasmas wird in eine Vakuum kammer bei einem Druck von 1 mbar ein Gas oder Gasgemisch eingeleitet und durch Anlegen einer hochfrequenten Wechsel spannung in ionisierten Zustand versetzt. Im Falle organi scher Verunreinigungen wie Fett, Öl, Wachs oder Lösemittel filme erfolgt eine Reaktion mit aktivem Sauerstoffgas. Der Materialabtrag wird also bewirkt durch eine chemische Reak tion des aktiven Sauerstoffes mit den organischen Substanzen, unterstützt durch fotochemische Prozesse, die durch das Vor handensein intensiver UV-Strahlung ausgelöst werden.

Die erfindungsgemäß nachzuschaltende Plasmaanlage wird so ausgelegt, daß das Waschgut die Anlage im Durchlauf passieren kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht für den Waschvorgang mehrere Behandlungsschritte vor, die sich als notwendig er wiesen haben, um die Oberflächenverschmutzung - wenn sie sich durch den Waschvorgang nicht bereits vollständig entfernen läßt - nur noch als einen dünnen, die Teileoberfläche gleich mäßig abdeckenden Film zurückzulassen. Hierzu dienen der mehrstufige Waschvorgang und insbesondere auch die kontinu ierliche Ausfilterung aller Feststoffe aus dem Lösemittel.

Durch die Verwendung eines Lösemittels mit einem Flammpunkt 40°C sollen die Sicherheitsmaßnahmen zur Vermeidung einer Explosion in vertretbarem Rahmen gehalten werden. In diesem Zusammenhang hat sich die Tiefkühlung der Trocknungsluft als besonders geeignet erwiesen.

Grundsätzlich wäre es im Rahmen der Erfindung auch möglich, die Lösemittelkonzentration ständig meßtechnisch zu überwa chen und bei Erreichen eines einen Bruchteil der unteren Ex plosionsgrenze entsprechenden Meßwertes (z. B. 25% der unteren Explosionsgrenze) die Anlage abzuschalten. Bei Ein satz einer derartigen Meßtechnik wäre es möglich, die Erwär mungstemperatur der Trocknungsluft höher zu wählen, wobei üblicherweise die Trocknungsluft auf maximal 60°C erwärmt werden soll.

In einer Kältefalle wird die mit Lösemitteln beladene Luft auf etwa -20°C abgekühlt; das Lösemittel wird dadurch aus kondensiert und kann wieder in den Kreislauf zurückgeführt werden.

In der Zeichnung sind zwei als Beispiele dienende Ausführungs formen der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Reinigungsvorrichtung im Längsschnitt;

Fig. 2 die Darstellung gemäß Fig. 1 in Draufsicht und

Fig. 3 eine um eine Niederdruckplasma-Anlage erwei terte Reinigungsvorrichtung in Draufsicht.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Reinigungsvorrichtung umfaßt eine hermetisch verschließbare Behandlungskammer 1 zur Aufnahme eines Korbes 2, der mit den verschmutzten, zu reinigen den Teilen (Waschgut) befüllt ist. Die Behandlungskammer 1 weist für den Korb 2 eine Aufnahme 3 auf, die an einem die Behand lungskammer 1 nach oben abschließenden Deckel 4 hängt, der sei nerseits an einer Hubvorrichtung 5 hängt, die auf einer horizon talen Schiene 6 zwischen einer Arbeitsstellung und einer Korbbe schichtungsstation 7 verfahrbar ist. Die Aufnahme 3 für den Korb 2 weist eine Halterung 8 auf, die mit einer über einen Motor 9 antreibbaren Dreheinrichtung 10 für den Korb 2 ausgestattet ist.

Fig. 1 läßt die Beschickung der Behandlungskammer 1 mit dem Korb 2 erkennen. In der äußersten rechten Darstellung der Fig. 1 ist ein mit dem Waschgut beladener Korb 2 gezeigt, der auf einer Rollenbahn 11 in die sich in der Korbbeschickungsstation 7 befindliche Aufnahme 3 eingefahren wird. Anschließend wird der Deckel 4 mit dem an ihm hängenden Korb 2 nach oben angehoben, in Fig. 1 gesehen horizontal nach links in die gestrichelte Posi tion oberhalb der Behandlungskammer 1 verfahren und dann in diese Behandlungskammer abgesenkt, bis der Deckel 4 auf den Wan dungen der Behandlungskammer 1 aufliegt und diese hermetisch ab schließt. Durch Betätigung des Motors 9 kann der Korb 2 und damit das in ihm befindliche Waschgut während des Waschvorganges gedreht bzw. hin und her verschwenkt werden.

Die Behandlungskammer 1 weist einen Zulauf 12 zur Flutung der Behandlungskammer 1 mit einem Lösemittel sowie einen Ablauf 13 für das das Waschgut beaufschlagende Lösemittel auf. Dieses Lösemittel ist ein in drei Tanks 14, 15, 16 bevorrateter Löse mittelkaltreiniger auf Basis aliphatischer Kohlenwasserstoffe, der zwischen Behandlungskammer 1 und Tank 14, 15 bzw. 16 jeweils in einem geschlossenen Kreislauf geführt ist. Fig. 3 läßt er kennen, daß das aus dem Ablauf 13 der Behandlungskammer 2 kom mende Lösemittel über eine Pumpe 17, der ein nicht näher darge stellter Filter nachgeschaltet sein kann, und über entsprechende Ventilschaltungen wahlweise dem Tank 14, 15 oder 16 zugeführt werden kann. Im Vorlauf steht jeder dieser Tanks über eine eige ne Pumpe 18, 19, 20 und eine entsprechende Ventilschaltung mit dem Zulauf 12 der Behandlungskammer 1 in Verbindung.

Die Behandlungskammer 1 kann zusätzlich noch eine nicht näher dargestellte Ultraschallreinigungseinrichtung und/oder Schwall- oder Sprühdüsen 21 für das Lösemittel aufweisen (siehe Fig. 3).

Die Behandlungskammer 1 weist ferner eine Einblasöffnung 22 für erwärmte Trocknungsluft sowie eine Absaugöffnung 23 für die in einem geschlossenen Kreislauf geführte Trocknungsluft auf. In diesen Luftkreislauf ist ein Gebläse 24, vor der Einblasöffnung 22 ein Lufterhitzer 25 und hinter der Absaugöffnung 23 eine Kältefalle einer Kältemaschine 26 zum Auskondensieren des von der Trocknungsluft aufgenommenen Lösemittels eingeschaltet.

Die in Fig. 3 dargestellte Reinigungsanlage ist gegenüber der der Fig. 1 und 2 um eine nachgeschaltete Niederdruckplasma- Anlage 27 erweitert, die über eine Schleuse 28 mit der Behand lungskammer 1 in Verbindung steht. Dabei bildet die Schleuse 28 zugleich eine Pufferstrecke 29 für den Korb 2.

Die im oberen Teil der Fig. 3 eingezeichneten Pfeile versinn bildlichen den Weg des Korbes 2 durch die Reinigungsanlage.

Claims

1. Verfahren zur Reinigung verschmutzter Teile (Waschgut), insbesondere zur Entfettung von Metallteilen, gekenn zeichnet durch folgende Merkmale:

a) die Teilereinigung erfolgt mit Lösemittelkaltrei niger auf Basis aliphatischer Kohlenwasserstoffe mit einem Flammpunkt 40°C;
b) während des Reinigungsvorganges wird das Waschgut gegenüber der Außenatmosphäre hermetisch abge schlossen und mit dem Lösemittel unmittelbar be aufschlagt, wobei das Waschgut während des Wasch vorganges bewegt wird;
c) der Waschvorgang wird nacheinander in mehreren Waschstufen durchgeführt, wobei für jede Waschstu fe eine separate Lösemittelmenge verwendet und in jeweils einem geschlossenen Kreislauf über einen Filter zurückgeführt wird;
d) nach Beendigung der letzten Waschstufe wird das weiterhin hermetisch gegen die Außenatmosphäre abgeschlossene Waschgut durch Aufblasen erwärmter Luft getrocknet;
e) die Trocknungsluft wird in einem geschlossenen Kreislauf geführt und zur Vermeidung eines explo sionsfähigen Gemisches tiefgekühlt;
f) die mit Lösemitteln beladene Trocknungsluft wird zum Auskondensieren des Lösemittels abgekühlt und anschließend wieder erwärmt;
g) das auskondensierte Lösemittel wird in den Löse mittelkreislauf zurückgeführt;
h) das Waschgut wird nach seiner Trocknung einer Nie derdruckplasmabehandlung mit Mikrowellenanregung unterworfen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Waschvorgang durch Ultraschall unterstützt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknungsluft auf maximal 60°C erwärmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich net, daß zur Vermeidung eines explosionsfähigen Gemi sches die Lösemittelkonzentration ständig meßtechnisch überwacht und bei Erreichen eines einem Bruchteil der unteren Explosionsgrenze entsprechenden Meßwertes die An lage abgeschaltet wird.