Neue Maschinen, Werkstoffe und Verfahren

ACP Systems: CO2-Schneestrahlreinigung verbessert Haftfestigkeit

Die trockene Reinigung von Kunststoffbauteilen vor der Lackierung mit der CO2-Schneestrahltechnologie, wie dem quattroClean-System der acp systems AG aus Ditzingen, bietet neben Ressourceneinsparungen sowie der einfachen Integration der Reinigung in die Beschichtungslinie auch lackiertechnische Vorteile.

Das flüssige CO2 wird durch die verschleißfreie Zweistoffring-Düse geleitet und entspannt beim Austritt zu feinen CO2-Kristallen, die durch einen ringförmigen Druckluft-Mantelstrahl gebündelt werden. (Abb.: acp)

Das flüssige CO2 wird durch die verschleißfreie Zweistoffring-Düse geleitet und entspannt beim Austritt zu feinen CO2-Kristallen, die durch einen ringförmigen Druckluft-Mantelstrahl gebündelt werden. (Abb.: acp)

Wie bei metallischen Komponenten erfolgt auch die Reinigung von Kunststoffkomponenten vor der Lackierung seit langer Zeit mit Powerwash-Anlagen. Die Bauteile durchlaufen dabei zunächst einen Reinigungsschritt mit einem meist alkalischen Medium, daran schließen sich mehrere Spülzonen, ein Haftwassertrockner sowie eine Kühlzone an. Die Reinigung beansprucht daher nicht nur viel Produktionsfläche, sondern auch Ressourcen. Hinzu kommt, dass sich Teile aus Kunststoffen dabei anders verhalten als ihre Pendants aus Metall. Durch die beim Reinigungsschritt eingebrachte Wärme dehnen sich die Kunststoffe aus, so dass Wasser eingelagert wird. Während der Trocknung werden die Teile erneut erwärmt. Dies könnte ein Grund sein, dass sich später auf der gereinigten Oberfläche teilweise Formulierungsbestandteile des Kunststoffs wie Trennmittel, Additive oder Füllstoffe finden, die aus tieferen Schichten nach oben migriert sind und zu einer Störung der Haftfestigkeit des Lacks führen können.

Trockene Reinigung mit gleichmäßig hoher Leistung

Alle Prozessparameter lassen sich exakt auf das jeweilige Lackiergut abstimmen und der Wirkbereich des Düsenarrays automatisch entsprechend der Geometrie des Werkstücks skalieren. (Foto: acp)

Alle Prozessparameter lassen sich exakt auf das jeweilige Lackiergut abstimmen und der Wirkbereich des Düsenarrays automatisch entsprechend der Geometrie des Werkstücks skalieren. (Foto: acp)

Im Gegensatz zum nasschemischen Prozess erfolgt die Reinigung mit dem quattroClean-System trocken. Reinigungsmedium ist praktisch unbegrenzt haltbares, flüssiges Kohlendioxid. Es wird als Nebenprodukt bei chemischen Herstellungsprozessen sowie der Energiegewinnung aus Biomasse gewonnen und daher umweltneutral.

Das Kohlendioxid wird durch die verschleißfreie Zweistoff-Ringdüse des acp-Systems geleitet und entspannt beim Austritt zu feinem CO2-Schnee. Dieser wird durch einen ringförmigen Druckluft-Mantelstrahl gebündelt und auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt. Beim Auftreffen des -78,5 °C kalten, nicht abrasiven Schnee-Druckluftstrahl auf die zu reinigende Oberfläche kommt es zu einer Kombination aus thermischem, mechanischem, Sublimations- und Lösemitteleffekt. Durch diese vier Wirkmechanismen entfernt das quattroClean-System partikuläre und filmische Verunreinigungen von der gesamten Oberfläche oder definierten Bereichen zuverlässig und reproduzierbar. Die Reinigung erfolgt materialschonend, so dass auch empfindliche und fein strukturierte Oberflächen behandelt werden können.

Die aerodynamische Kraft der Druckluft strömt abgelöste Verunreinigungen weg, die dann durch eine integrierte Absaugung entfernt werden, was eine Rückkontamination ausschließt. Da das CO2 unter Atmosphärendruck sublimiert, sind die Werkstücke nach der Reinigung trocken und können sofort ionisiert, aktiviert und lackiert werden. Ein weiterer Vorteil der trockenen Reinigung ist die daraus resultierende höhere Gestaltungsfreiheit bei Bauteilen, da nicht mehr auf schöpfende Geometrien zu achten ist.

Vollautomatischer Betrieb

Die Reinigung lässt sich einfach in die Lackierlinie integrieren und auch über ein Produktionsleitsystem steuern. (Foto: acp)

Die Reinigung lässt sich einfach in die Lackierlinie integrieren und auch über ein Produktionsleitsystem steuern. (Foto: acp)

Der Prozess lässt sich platzsparend in eine Kabine – vergleichbar einer Lackierkabine – integrieren. Ein weiteres Plus des Reinigungssystems ist sein modularer Aufbau, durch den flexibel an jede Anwendung angepasst werden kann. Für den Einsatz in Lackieranlagen kommen je nach Anforderung ein oder mehrere Düsenarrays zum Einsatz. Die Automatisierung des Reinigungsprozesses kann mittels Roboter, Linear- oder Portalsystem erfolgen. Alle Prozessparameter wie Medienverbräuche von Druckluft und Kohlendioxid, Strahlzeit, Strahlwinkel und Bewegungsablauf – inklusive 3D-Bewegungen – lassen sich exakt auf das jeweilige Lackiergut abstimmen und als Reinigungsprogramme in der Steuerung hinterlegen. Da der Reinigungsprozess dem Lackierprozess mit Robotern sehr ähnlich ist, können annähernd identische Programmierlösungen verwendet werden. Außerdem kann der Wirkbereich des Düsenarrays automatisch entsprechend der Geometrie des Werkstücks skaliert werden. Darüber hinaus lässt sich das Industrie-4.0-fähige Reinigungssystem über Schnittstellen, beispielsweise Profibus oder Profinet, in die Steuerung der Lackieranlage oder auch in das Produktionsleitsystem einbinden.

www.acp-systems.com

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