DE19944390A1 - Verfahren und Anlage zum Reinigen von Oberflächen - Google Patents

Abstract

In einen Fertigungsprozess wird ein Verfahrensschritt integriert, bei dem die zu behandelnde Oberfläche eines Werkstücks (2) aus einer Strahleinrichtung (3) mit Trockeneispellets beschossen wird. Die Pellets sorgen für eine lokale Abkühlung auf der Oberfläche des Werkstücks (3), wodurch infolge der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Werkstück (3) und Beschichtung (9) sowie der kinetischen Energie der Pellets der Verbund zwischen Beschichtung (9) und Werkstück (3) gelöst und somit das Werkstück (2) gründlich und materialschonend gereinigt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Anwendung in Anlagen zur Vorbehandlung von Werkstücken vor einer Lackierung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Oberflächen, insbesondere zur Vorbehandlung der Oberflächen vorgefertigter Werkstücke vor einer Lackierung, so­ wie eine Anlage, in der dieses Verfahren einsetzbar ist.

Werkstücke sind nach ihrer Herstellung in der Regel mit Verunreinigungen aus dem Produktionsprozess, etwa Späne oder Bohrmilch, behaftet. Vor einer nachfolgenden Lackierung müssen die Oberflächen gereinigt werden. Beim Einsatz lösungsmittel­ haltiger Lacke genügt eine lediglich staubfreie Oberfläche des zu lackierenden Werkstücks. Zunehmend finden jedoch lösungsmittelfreie Lacke Verwendung, die eine besonders fett- und ölfreie Oberfläche erfordern.

Üblicherweise werden die Werkstücke vor einer Behandlung mit lösungsmittelfreien Lacken daher in einem Entfettungsbad mit Lösungsmitteln vorbehandelt. Hierbei ent­ stehen notwendigerweise in einem beachtlichen Umfang Reststoffe, die in aufwendi­ ger Weise und unter Beachtung arbeits- und umweltrechtlicher Vorschriften entsorgt werden müssen.

Bekannt ist ferner, das Werkstück in einem Ultraschallbad oder mit Hilfe von Laser­ strahlen zu reinigen. Derartige Verfahren sind jedoch, insbesondere bei größeren Werkstücken, mit einem hohen apparativen Aufwand verbunden.

Eine weitere bekannte Möglichkeit, die jedoch nur bei harten und unempfindlichen Werkstücken anwendbar ist, ist die Oberflächenbehandlung mit Sand- oder Glas­ perlenstrahlen. Hierzu sind aufwendige Einrichtungen erforderlich, die zum einen die Bereitstellung des Strahlguts, zum anderen die Entsorgung und/oder Wiederverwer­ tung der kontaminierten Sand- oder Glaspartikel gewährleisten sollen.

Bei allen bekannten Verfahren ist nicht auszuschließen, daß Rückstände des Lö­ sungsmittels bzw. des Strahlguts an der Oberfläche zurückbleiben und es so bei ei­ ner nachfolgenden Lackierung zu Qualitätseinbußen kommen kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist demnach, die Oberflächenbehandlung von Werkstücken im Fertigungsprozess einfacher und kostengünstiger zu gestalten und zugleich die Bildung schädlicher Reststoffe zu vermeiden.

Gelöst ist diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird das zu behandelnde Werkstück nach der Herstellung mit Pellets aus Trockeneis behandelt. Die Reinigung selbst erfolgt in an sich bekannter Weise zum einen abrasiv, durch die kinetische Energie der Trocken­ eisteilchen, zum anderen aufgrund von temperaturbedingten Spannungen, die infol­ ge der Bestrahlung mit Trockeneispartikeln auftreten. Durch die auftreffenden Troc­ keneisteilchen wird die Oberfläche des Werkstücks punktuell unterkühlt. Die unter­ schiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Werkstück und Verunreinigungen führen zu Spannungen, durch die der Verbund zwischen Werkstück und Verunreinigung ganz oder teilweise gelöst wird. Zwar ist das Strahlen mit Trockeneispartikeln als Reinigungsverfahren, etwa zur Beseitigung von Lackresten und dergl. bekannt, es wurde jedoch bislang noch nicht in einen Produktionsprozess integriert.

Durch den Einsatz dieses Verfahrens fallen mit Ausnahme der abgelösten Verunrei­ nigungen keine zu entsorgenden Reststoffe an, da die Trockeneispellets nach der Behandlung sublimieren und das entstehende gasförmige Kohlendioxid etwa mittels einer Absaugvorrichtung unmittelbar der Außenluft zugeführt werden kann. Das Werkstück steht sofort für die Weiterbearbeitung zur Verfügung. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß ein elektrisch nicht lei­ tendes Strahlmittel zum Einsatz kommt.

Auf diese Weise lassen sich insbesondere Fett- oder Ölverunreinigungen schonend von Oberflächen ablösen. Die aufwendige Vorbehandlung in einem Entfettungsbad erübrigt sich somit. Das Verfahren eignet sich auch zur Reinigung von faserver­ stärkten Verbundwerkstoffen, etwa solche auf Polyurethan- oder Polyethylenbasis, sowie zur Behandlung weicher Aluminiumlegierungen.

Aus Gründen des Umweltschutzes ist ein weiterer Verfahrensschritt besonders vor­ teilhaft, bei dem das abgelöste Verunreinigungsmaterial zur Entsorgung in einer Auffangeinrichtung aufgefangen wird.

Gelöst ist die erfindungsgemäße Aufgabe auch mit einer Anlage gemäß Anspruch 5. Bislang wurden in Anlagen zur Fertigung und Lackierung von Werkstücken Entfet­ tungsbäder oder Sandstrahl- oder Ultraschallbestrahlungseinrichtungen verwendet. Erfindungsgemäß kommt demgegenüber eine Trockeneisbestrahlungeinrichtung zum Einsatz, die ohne aufwendige Apparaturen zur Bereitstellung oder Entsorgung von Strahlmaterial auskommt und zugleich eine kostengüstige und effiziente Reinigung der zu lackierenden Oberfläche ermöglicht.

Anhand der Zeichnungen soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden.

In schematischen Ansichten zeigen:

Fig. 1 die Reinigung eines Werkstücks mittels Trockeneispellets und

Fig. 2 eine Fertigungsanlage mit einer Trockeneis-Vorbehandlungeinrichtung.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Vorrichtung 1 zum Entfernen von Verunreini­ gungen von der Oberfläche eines Werkstückes 2 weist eine Strahlvorrichtung 3 und eine Auffangeinrichtung 4 zum Aufnehmen der von der Oberfläche abgetragenen Verunreinigungen auf.

Die Strahlvorrichtung 3 umfaßt einen Vorlagebehälter 5 zum Aufnehmen von Troc­ keneis-Pellets, die aus entsprechenden Isolierboxen 6 oder einer Trockeneisproduk­ tionsanlage in den Vorlagebehälter 5 eingefüllt werden, sowie eine Strahlpistole 7, von der die Pellets mittels Druckluft in Richtung auf das Werkstück 2 abgestrahlt werden. Die Strahlpistole 7 ist mit einer Düse 8 ausgestattet, mittels der das Strahl­ bild der von der Strahlpistole 7 emittierten Pellets der jeweiligen Aufgabe bzw. dem jeweiligen Werkstück 2 angepaßt werden kann.

Die mit einer Temperatur von ca. -78°C auf das vorzugsweise auf Raumtemperatur gehaltene Werkstück auftreffenden Pellets unterkühlen die Oberfläche des Werk­ stücks 2 in einem kleinen Bereich um die Auftreffstelle herum, während die Tempera­ tur des Werkstücks 2 insgesamt nur geringfügig absinkt. Eine auf dem Werkstück 2 aufliegende, etwa aus Verunreinigungen wie Fett oder Öl bestehende Beschichtung 9 wird durch diesen Temperatureffekt versprödet. Wegen der unterschiedlichen Aus­ dehnungskoeffizienten löst sich zugleich der Verbund der Beschichtung 9 mit dem Werkstück 2. Durch die kinetische Energie der Pellets wird die Beschichtung 9 ab­ getragen und in der Auffangeinrichtung 4, etwa einem Zyklon oder einem Filter, für eine weitere Entsorgung aufgefangen. Die Pellets sublimieren zu gasförmigem Koh­ lendioxyd, das mittels einer Absaugvorrichtung 12 abgeblasen und z. B. der Außen­ luft zugeführt wird.

Mit der Vorrichtung 1 ist ein besonders materialschonendes Verfahren zur Reinigung von Werkstücken durchführbar. Bei einer Härte der Pellets von 2 (Mohs) ist das Verfahren auch für faserverstärkte Verbundwerkstoffe auf Polyurethan- oder Polye­ thylen-Basis sowie für weiche Aluminiumlegierungen geeignet.

Fig. 2 zeigt einen Fertigungsprozess in einer Fertigungsanlage 20, in der ein Werk­ stück nach der Rohfertigung in der Fertigungsanlage 21 und vor der Behandlung mit lösemittelfreiem lack, die in einer Lackierungsanlage 23 erfolgt, einem Verfahrens­ schritt zur Reinigung mittels einer Trockeneisbehandlung, wie beschrieben, in einer dafür vorgesehenen Bestrahlungseinrichtung 22 unterzogen wird. Die Fertigungsan­ lage 20 kommt ohne die Einbeziehung eines aufwendigen Entfettungsbades sowie ohne die Verwendung teurer Ultraschall- oder Laserbestahlungsanlagen aus.

Claims (5)

1. Verfahren zur Reinigung von Oberflächen, insbesondere zur Vorbehandlung von Oberflächen, die für eine Lackierung bestimmt sind, bei dem

• - die Oberfläche eines vorgefertigten Werkstücks (2) ganz oder teilweise mit Trockeneispellets bestrahlt wird,
• - durch die Bestrahlung mit der behandelten Oberfläche verbundene Verunrei­ nigungen (9) von der Oberfläche abgelöst werden und
• - das gereinigte Werkstück (2) der Weiterverarbeitung zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Einsatz zum Entfetten oder Entölen von Werkstücken (2) und/oder zum Entfernen von aus der Umge­ bung eingetragenen Partikeln, wie Staubteilchen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 gekennzeichnet durch den Einsatz bei faser­ verstärkten Verbundwerkstoffen, etwa Verbundwerkstoffe auf Polyurethan- oder Polyethylenbasis, oder bei weichen Aluminiumlegierungen.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die abgelösten Verunreinigungs-Bestandteile zur weiteren Entsorgung in ei­ ner Auffangeinrichtung (4), etwa einem Zyklon oder einem Filter, abgeschieden werden.

5. Anlage zur Fertigung und Lackierung von Werkstücken mit einer Fertigungsein­ heit (21) zum Herstellen von Werkstücken (2), einer Vorbehandlungseinheit (22) zur Vorbehandlung der Oberfläche des Werkstücks (2) mittels Bestrahlung mit Festkörperteilchen und einer Lackierungseinheit (23) zum Lackieren der vorbe­ handelten Werkstücke, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorbehandlungseinheit (22) eine Trockeneis-Bestrahlungseinrichtung eingesetzt wird.