Neutralreiniger sind wässrige Reiniger mit einem pH-Wert im neutralen
Bereich (üblicherweise pH 6 bis 9). Der Hauptbestandteil von
Neutralreinigern ist Wasser, dem oberflächenaktive Wirkstoffe, wie
Tenside und
Emulgatoren, zugegeben werden. Zur Reinigung korrosionsempfindlicher
Bauteile werden oftmals zusätzlich Korrosionsinhibitoren beigemischt. Anorganische Komponenten fehlen weitgehend. Die bei
der Reinigung ablaufenden
Mechanismen sind
Dispergieren und Emulgieren der an der Bauteiloberfläche
haftenden Öle und Schmutzpartikel sowie Lösen
polarer
Stoffe, wie z. B. Salze.
Neutralreiniger eignen sich zur
Zwischen- oder Endreinigung von Stahl, Gusseisen,
Leichtmetalllegierungen, Buntmetallen, Glas, Keramik sowie der meisten
Kunststoffe. Die Entfettungswirkung ist im
Allgemeinen deutlich geringer als die der alkalischen Reiniger. Zur
Unterstützung der Emulgierwirkung muss in der Regel eine starke mechanische
Unterstützung, z. B. Ultraschall,
eingesetzt werden. Neutralreiniger stehen sowohl für Kalt- als auch für Heißanwendungen
zur Verfügung. In den meisten Fällen erfolgt nach der Reinigung ein Spülen und
Trocknen. Werden
Korrosionsinhibitoren eingesetzt, die einen organischen Schutzfilm auf der
Bauteiloberfläche bilden, entfällt das Spülen.
Eigenschaften
Basis für die meisten Neutralreiniger bilden, neben dem Hauptbestandteil
Wasser, meist Kombinationen aus
nichtionischen (entschäumenden) und anionischen Tensiden.
Amphothere und kationische Tenside kommen seltener, und niemals in Kombination
mit anionischen Tensiden, zum Einsatz. Für eine
Spritzreinigung ist von großer Bedeutung, dass besonders schaumarme Komponenten
eingesetzt werden.
Der pH-Wert der meisten Neutralreiniger liegt im Bereich 6 bis 9. Reiniger
mit höheren pH-Werten zählen zu den alkalischen
Reinigern, Reiniger mit niedrigeren zu den sauren
Reinigern. Alkalische Reiniger weisen eine deutlich bessere
Entfettungswirkung auf als Neutralreiniger und saure Reiniger können zur
Entfernung von Metalloxiden, wie z. B. Rost oder Zunder, verwendet werden. Neutralreiniger
hingegen weisen Eigenschaften auf, die zwischen denen der sauren und alkalischen
Reiniger angesiedelt sind.
Hauptvorteile der Neutralreiniger:
-materialschonend und für
empfindliche Werkstoffe geeignet
-relativ hohe Entfettungsleistung (besser als saure Reiniger,
schlechter als alkalische Reiniger)
-auch für Pigmentverschmutzungen geeignet
-meistens schaumarm auch bei hohen Drücken und hoher Schmutzbelastung
-hohe Benetzungsfähigkeit, daher schon bei niedrigen Temperaturen
einsetzbar
-ökologisch vorteilhaft, gut biologisch abbaubar
-durch Ultrafiltration nahezu vollständig regenerierbar
Neutralreiniger, die Korrosionsinhibitoren enthalten, hinterlassen auf der Oberfläche der gereinigten Teile einen
dünnen (20 - 50 nm) organischen Film. Dieser Film schützt das Bauteil nach der
Trocknung temporär vor Korrosion und kann somit als Vorbereitung für eine
Zwischenlagerung dienen. Das Inhibitorpaket besteht meist aus Mono- und
Triethanolamin und einer kurzkettigen Fettsäure (Ethylhexansäure,
Isooctansäure, u. a.) sowie Korrosionsschutzmitteln (z. B. Benzotriazol bei der
Reinigung von Kupfer). Bei einigen nachfolgenden
Bearbeitungsschritten, wie Schweißen oder Härten durch Gasaufkohlen oder
Gasnitrieren, wirkt sich ein derartiger Schutzfilm nicht nachteilig aus. Die
Lackierbarkeit ist jedoch nur
bedingt gegeben. Vor einer galvanischen
Beschichtung ist eine zusätzliche Entfettung und gründliches Spülen
unumgänglich.
Die Reinigung mit wässrigen Medien hat zumeist einen höheren Energiebedarf
als die Lösemittelreinigung. Dies ist zum einen dadurch begründet, dass die wässrige
Reinigung aufgrund der geringen chemischen Reinigungswirkung zumeist bei höheren
Temperaturen stattfinden muss und zum anderen dadurch, dass der
Trocknungsaufwand nach der Reinigung aufgrund der niedrigeren Verdunstungszahlen
deutlich höher ist (siehe Trocknung).
Einsatzgebiete
Polare Verschmutzungen, wie z. B. Salze
oder Pigmente, können mit Neutralreinigern meist problemlos entfernt werden. Die
Reinigungswirkung gegenüber unpolaren
Verschmutzungen, wie Ölen und Fetten, beruht nahezu ausschließlich auf den
Prinzipien des
Dispergierens und Emulgierens. Die Entfettungswirkung ist daher meist deutlich geringer, als die der alkalischen Reiniger,
jedoch besser als die der sauren Reiniger. Metalloxide, wie Rost und Zunder,
können mit Neutralreinigern nicht entfernt werden.
Zur Unterstützung der Emulgierwirkung muss in der Regel eine starke
mechanische Unterstützung eingesetzt werden. Die am häufigsten eingesetzten
Verfahren sind die Spritzreinigung und die Tauchreinigung. In Spritzanlagen wird
der Reiniger unter hohem Druck (bis maximal 20
bar) mittels Düsen auf die Werkstückoberfläche
gespritzt. Durch die starke mechanische Reinigungswirkung des Spritzstrahls
können kurze Reinigungszeiten erzielt werden. Tauchanlagen sind hingegen bei schwer zugänglichen Oberflächen
erforderlich. Da bei einem reinen Tauchen der Bauteile die mechanische
Reinigungskomponente sehr gering ist, können Verfahrensvarianten mit
Kavitationswirkung, wie die Ultraschallreinigung oder das Druckumfluten,
sinnvoll eingesetzt werden.
Neutralreiniger stehen sowohl für Kalt- als auch für Heißanwendungen
zur Verfügung. Je nach Art und Zusammensetzung werden die Produkte bei
Temperaturen zwischen 20 °C und 80° C eingesetzt.
In den meisten Fällen erfolgt nach der Reinigung ein
Spülen
und
Trocknen. Werden
Korrosionsinhibitoren eingesetzt, die einen organischen Schutzfilm auf der
Bauteiloberfläche bilden, entfällt das Spülen.
Neutralreiniger werden in großem Umfang für die Zwischen- und Endreinigung
nach der spanenden Bearbeitung von Eisen- und Nichteisen-Werkstoffen eingesetzt.
Oft werden solche Bauteile in Einkammer- oder Zweikammer-Reinigungsautomaten
gereinigt und mit einem Korrosionsschutzfilm für eine Zwischenlagerung
versehen. Bei Teilen aus verzinktem Stahl,
Aluminium oder Buntmetallen muss die Zusammensetzung der
Korrosionsschutzinhibitoren auf das jeweilige Substrat abgestimmt werden.
Arbeitsschutz
Neutralreiniger sind arbeitsschutzrechtlich zumeist vollkommen unbedenklich.
Durch den neutralen pH-Wert kann es zu keinerlei direkter Schädigung von Haut
oder Augen kommen. Die in Neutralreinigern eingesetzten oberflächenaktiven
Substanzen entsprechen weitgehend denen, die auch in Haushaltsreinigern oder
Waschmaschinen-Waschmitteln enthalten sind, entsprechend gefahrlos ist der
Umgang mit derartigen Stoffen. Auch bei häufigem und wiederholtem Kontakt sind
Langzeitfolgen nicht bekannt. Es besteht lediglich beim Einsatz von heißem
Neutralreiniger die Gefahr des Verbrühens.
Aufbereitung und Entsorgung
Bei der wässrigen Reinigung entsteht Abwasser, das in der Regel nicht direkt
(in Flüsse oder Bäche), oder indirekt (in kommunale Kläranlage) ohne
Abwasseraufbereitung eingeleitet werden darf. Die Hauptverschmutzungen, die zu
entfernen sind, oder eine erhöhte Abwasserabgabe bewirken, sind:
-CSB (chemischer Sauerstoffbedarf) durch gelöste
Öle und Fette sowie durch Tenside und Inhibitoren
-Mineralöle, Petrolether-extrahierbare
Substanzen
-Metallionen, wie Zn, Cu bei Reinigung der
entsprechenden Metalle oder Legierungen
Die wässrigen Reiniger unterliegen den
abwasserrechtlichen Gesetzen. Dies bedeutet für die Einleiter in eine kommunale
Kläranlage in erster Linie die Einhaltung der Auflagen des Betreibers. Direkteinleiter in Oberflächengewässer haben sich nach
der Abwasserverwaltungsvorschrift zu richten. Zur Aufbereitung der Abwässer, die bei der wässrigen
Reinigung anfallen, gibt es seit langem bewährte Verfahren, wie z. B. die Ölabtrennung.
Referenzen
T. W. Jelinek
Reinigen und
Entfetten in der Metallindustrie
Eugen G. Leuze
Verlag, 1999
Online-Magazin "JOT - Journal für
Oberflächentechnik"
http://www.jot-oberflaeche.de/
-Ausgabe:
04/98: Grundsätzliches zur wässrigen Teilereinigung
-Ausgabe:
03/99: Welches Reinigungssystem ist das richtige?
N. N.
"Guide to Acid, Alkaline,
Emulsion and Ultrasonic Cleaning"
ASM Handbook, Volume 5, Surface
Engineering, ASM International, 1996
Peterson, D
"Practical
Guide to Industrial Metal Cleaning"
Hanser Gardner
Publications, 1997
US-Amerikanische
Wissensbasis "Sage: Solvent Alternatives Guide"
http://sage.rti.org
Weiner, R.
"Metall-Entfettung
und -Reinigung"
Eugen G. Leuze
Verlag, 1969
