Tauchreinigung

Unter Tauchreinigung wird das Eintauchen der zu reinigenden Werkstücke in ein flüssiges Reinigungsbad verstanden. Die anhaftenden Verschmutzungen sollen dabei vornehmlich durch die chemische Wirkung des Reinigers entfernt (gelöst oder emulgiert) werden.


Um die Reinigungswirkung zu erhöhen, kann die Tauchreinigung durch eine rotierende oder Hub-Bewegung der Bauteile im Bad mechanisch unterstützt werden. Eine Tauchreinigung kann mit sämtlichen flüssigen Reinigungsmitteln, in kaltem oder heißem Zustand erfolgen. Da die Bauteile komplett eingetaucht werden, können auch komplizierte Geometrien problemlos gereinigt werden. Soll die Bauteiloberfläche nach der Reinigung rückstandsfrei und trocken sein, sind der Tauchreinigung ein Spülen und eine Trocknung nachzuschalten.
Bild: MEA-Maschinen

Physikalischer Hintergrund

Bei der Tauchreinigung werden die verschmutzten Teile, je nach Größe, einzeln oder als Schüttgut in Körben in ein Becken mit flüssigem Reiniger getaucht. Dabei können aufgrund des vollständigen Eintauchens der Bauteile auch komplizierte Geometrien gleichmäßig gereinigt werden. In der Regel werden wässrige Reiniger (Neutralreiniger, alkalische Reiniger, saure Reiniger), Wasser-Kohlenwasserstoff-Emulsionen oder nichthalogenierte Kohlenwasserstoffe für die Tauchreinigung eingesetzt. Chlorierte Kohlenwasserstoffe dürfen nur in geschlossenen Anlagen eingesetzt werden. Das Tauchen in CKWs wird meist mit einem anschließenden Dampfentfetten kombiniert. Näheres zu derartigen Verfahrenskombinationen siehe Dampfentfetten. Sehr günstige Eigenschaften für die Tauchreinigung besitzen die in jüngerer Zeit entwickelten pflanzenölbasierten Reiniger.

























Bild: Passaponti


Ein reines Eintauchen der Werkstücke in das Reinigungsbad reicht oftmals nicht aus, sämtliche Verschmutzungen zu entfernen. Dies gilt insbesondere für die wässrige Reinigung, bei der die Reinigungswirkung auf den Mechanismen des Dispergierens und Emulgierens des Schmutzes beruht. Eine mechanische Unterstützung trägt zusätzliche Energie in das Reinigungsbad ein und hilft, die Adhäsionskräfte zwischen den Verschmutzungen und der Bauteiloberfläche zu überwinden. Im einfachsten Fall können die Warenkörbe in dem Tauchbad oszillierend oder rotierendend bewegt werden. Weitere Möglichkeiten einer mechanischen Unterstützung bestehen im ständigen Umwälzen des Badvolumens durch Pumpen und dem Einblasen von Pressluft.


Warenkorbbewegung             Badumwälzung             Presslufteinblasung


Die Tauchreinigung kann bei Raumtemperatur oder auch mit erhitztem Reiniger durchgeführt werden. Gründe für die Verwendung von heißem Reiniger können das höhere Lösevermögen, die geringere Viskosität oder die Beschleunigung einer nachfolgenden Trocknung sein. Bei der Verwendung von brennbaren Lösemitteln muss bei nicht explosionsgeschützten Anlagen die Badtemperatur 15 °C unter dem Flammpunkt des jeweiligen Reinigers gehalten werden. Dies bedeutet im einzelnen, dass Reiniger der Gefahrenklasse A II nach VbF nur bei Raumtemperatur und Reiniger der Klasse A III nur bei leicht erhöhter Temperatur eingesetzt werden können. Reiniger der Klassen A I oder B dürfen generell nur in explosionsgeschützten Anlagen verwendet werden. (Ex-Schutzmassnahmen: Einhaltung von Gefahrenzonen, kontinuierliche Überwachung der Lösemittelkonzentration mittels Gaswarnanlagen oder Lecksonden, automatische Feuerlöscheinrichtungen, indirekte Beheizung, Absaugung mit Strömungswächter, TÜV-Prüfungen, usw.)

Haupteinsatzgebiete

Bei der Tauchreinigung wird der Reinigungsvorgang nicht oder nur in geringem Maße durch mechanische Wirkung unterstützt. Daher entscheidet das Lösevermögen des eingesetzten Reinigers über das erzielbare Reinigungsergebnis.


In der Regel werden wässrige Reiniger (Neutralreiniger, alkalische Reiniger, saure Reiniger), Wasser-Kohlenwasserstoff-Emulsionen oder nichthalogenierte Kohlenwasserstoffe für die Tauchreinigung eingesetzt. Bei der Verwendung chlorierter Kohlenwasserstoffe wird eine Tauchreinigung zumeist mit einem Dampfentfetten kombiniert. Sehr günstige Eigenschaften für die Tauchreinigung besitzen pflanzenölbasierte Reiniger.

Beispiele für im Tauchbad reinigbare Teile (MAFAC )

Die Tauchreinigung wird zumeist bei leichten bis mittelschweren Verunreinigungen, bei kleinen Teilen, die in geeignete Körbe eingebracht werden können, und bei kompliziert geformten Werkstücken mit Bohrungen, Hohlräumen und Spalten eingesetzt. Bei großflächigen Bauteilen mit fest anhaftenden Verschmutzungen wird in der Regel der Spritzreinigung der Vorzug gegeben. Bezüglich der behandelbaren Bauteilwerkstoffe unterliegt die Tauchreinigung keinerlei Einschränkungen. Mögliche Inkompatibilitäten ergeben sich lediglich aus der Art des verwendeten Reinigers.


Bei der Tauchreinigung können mehrere Tauchbäder problemlos hintereinander geschaltet werden, wodurch eine einfache Anpassung der Anlagen an veränderliche Aufgabenstellungen möglich ist. Die Reinigungswirkung der Einzelbecken kann zudem durch eine Änderung der Prozessparameter (Reinigerkonzentration, Badtemperatur und Verweilzeit) fallspezifisch angepasst werden. Reicht eine einfache Tauchreinigung nicht aus, um die vorliegenden Verschmutzungen zu entfernen, können die Becken zusätzlich mit Ultraschall- oder Druckumflutungseinrichtungen zur mechanischen Unterstützung ausgerüstet werden.

Umwelt / Arbeitsschutz

Bei dem Betrieb von Tauchanlagen ist auf die Arbeits- und Umweltschutzauflagen der jeweils verwendeten Reiniger zu achten. Vgl. hierzu: Umwelt- und Arbeitsschutz:

• Neutrale wässrige Reiniger
• Alkalische Wässrige Reiniger
• Saure wässrige Reiniger
• Chlorkohlenwasserstoffe (CKW)
• Kohlenwasserstoffe
• Pflanzenölbasierte Reiniger
• KW-Wasser-Emulsionen

Der Reinigeraufbereitung kommt bei allen Nassverfahren eine hohe Bedeutung zu. Eine effektive anlagen- bzw. betriebsinterne Aufbereitung erhöht die Badstandzeiten, verbessert die Reinigungsqualität, verringert die Umweltbelastung und erhöht die Wirtschaftlichkeit. Näheres zu den Verfahren der Reinigeraufbereitung und gesetzlichen Vorschriften siehe Recycling.

Neutrale wässrige Reiniger

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.

Alkalische Wässrige Reiniger

Alkalische Mittel greifen das Zellgewebe der Schleimhäute und anderer Epidermisschichten unter Quellungsvorgängen an und zerstören es nach verhältnismäßig kurzer Einwirkzeit. Im Vergleich dazu wirken selbst konzentrierte Säuren (mit Ausnahme von Fluss-, Chrom- und Blausäure) weniger intensiv auf die Hornhaut und Schleimhäute. Bereits kleine Mengen alkalischer Lösungen können in wenigen Minuten zu den stärksten Augenschäden oder sogar zur Erblindung führen. Gelangen Alkalien in irgendeiner Form in die Augen, müssen diese in kürzester Zeit mit ausreichenden Mengen reinen Wassers oder mit schwachen Säurelösungen gründlich ausgespült werden.


Der direkte Hautkontakt mit Alkalien kann spezifische Hauterkrankungen hervorrufen, die als Alkali-Ekzeme bezeichnet werden. Zur Vermeidung von akuten oder chronischen Haut- und Körperschäden durch Alkalien, Säuren oder andere ätzende Stoffe ist Folgendes zu beachten:

• In ätzende Stoffe nicht mit ungeschützten Händen hineingreifen und sich auch sonst vor Spritzern, Staubteilchen usw. ätzender Stoffe in geeigneter Weise schützen.
• Werkstücke und Geräte, die mit ätzenden Stoffen bedeckt sind, unter allen Umständen nur mit Zangen, Hebezeugen oder Handschuhen aus Gummi oder anderen Kunststoffen anfassen.
• Überall dort, wo ätzende Stoffe auf den Fußboden gelangen können, sind Stiefel mit entsprechend hohen Schäften aus Gummi oder anderen geeigneten Kunststoffen zu tragen.
  

Ätzalkalien lösen sich unter großer Wärmeentwicklung in Wasser. Bei der Herstellung größerer Mengen alkalischer Lösungen sollte der Behälter zunächst zur Hälfte mit kaltem Wasser gefüllt werden. Das trockene Salz wird dann langsam und in kleinen Mengen unter dauerndem Rühren hinzugegeben. Erst nach dem vollständigen Auflösen wird auf die erforderliche Konzentration verdünnt.

Saure wässrige Reiniger

Säuren können auch in verdünnter Form Kleidung beschädigen oder zerstören und ernsthafte Verletzungen hervorrufen. Berührung mit den Augen und der Haut ist zu vermeiden. Daher ist eine ausreichende Schutzbekleidung (dichtschließende Schutzbrille, Gummistiefel, etc) notwendig. Es sollten außerdem Augenduschen und eine Erste-Hilfe-Ausstattung vorhanden sein. In der Nähe der Anlagen ist auf rutschfeste Bodenbeläge zu achten. Es muss zudem vermieden werden, dass Cyanide mit der Säure in Kontakt kommen und dabei Wasserstoffchloridgas entsteht.


Elektrolytische Reinigungssysteme bergen die potentielle Gefahr von Spritzern, daher sollte das Personal an diesen Anlagen Gummischuhe und Handschuhe tragen. Die elektrischen Spannungen von 5 V - 15 V bergen keine Gefahr.
Nebel aus Spritzanlagen oder aus warmen Bädern stellt ebenfalls eine Gesundheitsgefahr dar. Die Nebelbildung steigt mit der Zahl der Werkstücke, der Temperatur, dem Säuregehalt der Lösung und der Stromdichte bei elektrolytischer Reinigung. Der Nebel enthält alle Bestandteile der Reinigungslösung, daher ist für entsprechende Be- und Entlüftung zu sorgen.


Saure Reiniger dürfen nicht mit anderen Reinigern vermischt werden. Beim Verdünnen mit Wasser ist das Produkt langsam unter ständigem Rühren dem Wasser zuzugeben. Bei der Verarbeitung ist auf eine gute Raumlüftung zu achten.


Saure Reiniger sollten nicht zusammen mit Laugen gelagert werden. Dicht verschlossene Behälter müssen kühl und trocken in einem gut belüfteten Raum gelagert werden. Säuren dürfen nicht in Leichtmetallbehältern gelagert werden.

Chlorkohlenwasserstoffe (CKW)

Beim Umgang mit CKW ist zu beachten, dass diese Substanzen toxische Eigenschaften besitzen. Aufgrund ihres Fettlösevermögens werden CKW leicht in menschliches Fettgewebe aufgenommen und gespeichert und tragen so zum Krebsrisiko bei. Längerer oder wiederholter direkter Kontakt der Haut mit chlorierten Lösemitteln ruft eine Reizwirkung hervor. Auch bei geringer akuter Giftigkeit können CKW infolge von Anreicherungen in Gehirn, Leber, Nieren, Herz und Keimdrüsen chronische Schäden bewirken. Jeder direkte Kontakt mit der Haut oder über die Atmung sollte daher vermieden werden. Beim Umgang mit chlorierten Lösemitteln ist, der jeweiligen Anwendung entsprechend, geeignete Schutzkleidung und -ausrüstung zu verwenden: Augenschutz, Atemschutzgerät, Schutzhandschuhe usw.


Maximal erlaubte Arbeitsplatzkonzentration:

	Perchlorethylen		Trichlorethylen
Luftgrenzwert ( MAK-Wert)	50 ppm	345 mg/m3	50 ppm	270 mg/m

Aufgrund der relativ hohen Dichte können in niedrigen, engen und nicht belüfteten Räumen wie in Tanks oder Gruben hohe Lösemittel-Dampfkonzentrationen auftreten. Daher ist der Einstieg in enge Räume (z. B. bei der Reinigung / Reparatur von Tanks) die gefährlichste Tätigkeit in Verbindung mit chlorierten Lösemitteln. Bei Tätigkeiten dieser Art sind ausschließlich umgebungsluftunabhängige Überdruck-Atemschutzgeräte zu verwenden. Zugelassene Filterschutzmasken sollten nur für den vorübergehenden Gebrauch im Notfall benutzt werden. Während des gesamten Reinigungs- oder Reparaturvorganges sollte der Tank über entsprechende Öffnungen unten und oben am Tank oder über eine technische Absaugung am tiefsten Teil der Einfassung be- bzw. entlüftet werden. Vor und während des Einstiegs in den Tank sollte die Sauerstoffkonzentration überwacht werden, um zu gewährleisten, dass die Konzentration 19,5 % nicht unterschreitet. Während der gesamten Dauer der Tätigkeit sollte stets eine vollständig ausgerüstete Person als Beobachter außerhalb des Tanks positioniert sein. Hinsichtlich des Explosionsschutzes sind keine Maßnahmen erforderlich.


Wenn CKW extremer Hitze ausgesetzt werden, können sie sich unter Bildung von Chlorwasserstoff, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und Chlor zersetzen. Unter bestimmten Bedingungen, wie z. B. beim Schweißen, kann Phosgen in geringen Konzentrationen entstehen. Diese thermischen Zersetzungsprodukte können eine weit größere Gefahr darstellen, als das Lösemittel selbst. Sie können Metalle am Arbeitsplatz korrodieren und für das Arbeitspersonal extrem toxisch sein. Daher sollte in Bereichen, in denen chlorierte Lösemitteldämpfe vorhanden sein können, auf Schweißen und autogenes Brennschneiden verzichtet werden. Wenn heiße Prozesse in solchen Bereichen unvermeidlich sind, sollten die Verbrennungsprodukte durch korrosionsbeständige Entlüftungsleitungen aus dem Gebäude abgeführt werden.


Übermäßige Emissionen chlorierter Lösemittel in die Luft, das Wasser oder den Boden können die Umwelt schädigen. Trichlorethylen und Perchlorethylen weisen im Wasser und Boden einen sehr langsamen biologischen Abbau auf. Daher ist es wichtig, dass die zugelassenen Verfahren und die einschlägigen Regierungsvorschriften für die Handhabung und Entsorgung chlorierter Lösemittel und Abfälle eingehalten werden. Methylenchlorid, Perchlorethylen und Trichlorethylen werden nicht mit dem Abbau der Ozonschicht in der Stratosphäre in Verbindung gebracht. Ihre kurze Lebensdauer in der Atmosphäre weist darauf hin, dass sie in der Troposphäre zerstört werden und eine vernachlässigbare Wirkung auf die Chlorbelastung der Stratosphäre haben. Ferner werden Dampfemissionen in die Atmosphäre bei Anwendungen wie der Metallreinigung durch die Verwendung moderner, geschlossener Entfettungsanlagen oder durch Abluftrückgewinnungssysteme (z. B. auf Aktivkohlebasis) auf ein Minimum reduziert. Methylenchlorid, Perchlorethylen und Trichlorethylen leisten keinen Beitrag sowohl zur Bildung von Ozon in der Troposphäre als auch zum Treibhauseffekt.


Allgemeine Richtlinien für den Umgang mit organischen Reinigern enthält die Verordnung zur Umsetzung der Richtlinie 1999/13/EG über die Begrenzung von Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen (Zusammenfassung). Richtlinien für die zulässigen Immissionen in die Umwelt können dem Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) entnommen werden.

Kohlenwasserstoffe

Organische Lösungsmittel sind in der Regel leicht flüchtig und verdampfen auch bei niedrigen Temperaturen rasch. Unter ungünstigen Ventilationsbedingungen können daraus höhere Konzentrationen in der Atemluft resultieren. Über die Atemluft gelangen Lösemittel in die Lunge, wo sie mit dem Blut in die einzelnen Organe und ins Gewebe transportiert werden und ihre Giftwirkung entfalten. Direkter Hautkontakt kann gegebenenfalls die Lösungsmittelaufnahme steigern. Die Toxizität nichthalogenierter organischer Lösemittel ist jedoch meist wesentlich geringer als die der CKW.

Die Wirkungsschwellen für Lösemittel sind sehr unterschiedlich. Neben einer narkoseähnlichen Wirkung treten je nach Substanz Schleimhautreizungen, Schwindelgefühl, Müdigkeit, Benommenheit und bei höherer Dosis auch Übelkeit und Kopfschmerzen auf. Bei einer Langzeitbelastung können neben psychoorganischen Störungen Leber- und Nierenschädigungen hinzukommen. Erhöhte Lösemittelkonzentrationen in der Raumluft sind oftmals durch den charakteristischen Geruch zu erkennen. Grundsätzlich sind Lösemittel in ihren gesundheitlichen Auswirkungen auf den Menschen schwer zu beurteilen, weil sie in unterschiedlichen Kombinationen vorkommen und hierfür keine Richt- oder Grenzwerte vorliegen. Alle sicherheitsrelevanten Kenndaten können den von den Lösemittelherstellern bereitgestellten Sicherheitsdatenblättern entnommen werden. Allgemeine Richtlinien für den Umgang mit organischen Reinigern enthält die Verordnung zur Umsetzung der Richtlinie 1999/13/EG über die Begrenzung von Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen (Zusammenfassung). Richtlinien für die zulässigen Immissionen in die Umwelt können dem Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) entnommen werden.

Beim Umgang mit Lösemitteln sind folgende Schutzmaßnahmen zu beachten: Dicht verschlossen, kühl, an gut belüftetem Ort lagern. Arbeiten unter Abzug vornehmen. Schutzbrille mit Seitenschutz und oberer Augenraumabdeckung tragen.

Erste-Hilfe-Maßnahmen:

Hautkontakt:	mit viel Wasser abwaschen
Augenkontakt:	mehrere Minuten bei gespreizten Lidern unter fließendem Wasser mit Augendusche ausspülen. Augenarzt konsultieren!
Einatmen:	Frischluft. Ggf. Atemspende oder Gerätebeatmung
Verschlucken:	Viel Wasser trinken lassen. Erbrechen vermeiden. Einen Arzt konsultieren.

Pflanzenölbasierte Reiniger

Pflanzenölester weisen bezüglich des Umwelt- und Arbeitsschutzes folgende Vorteile gegenüber herkömmlichen Kohlenwasserstoffreinigern auf:

• keine Brand- und Explosionsgefahr aufgrund des hohen Flammpunktes*

• geringe Verdunstungsraten entlasten die Raumluft

• die geringe Toxizität macht die Überwachung von Arbeitsplatzgrenzwerten entbehrlich

• Berufskrankheiten sind bei bestimmungsgemäßem Gebrauch nicht zu erwarten

• eine gute biologische Abbaubarkeit schützt die Umwelt

• es besteht keine Kennzeichnungspflicht nach Gefahrstoff-Verordnung

• die pflanzlichen Produkte sind in Wasser und Boden besser biologisch abbaubar

• als Basis stehen nachwachsende Rohstoffe zur Verfügung

* Da bei ungünstigen Konstellationen (feiner Sprühnebel in hoher Konzentration) explosionsfähige Gemische entstehen können, sind vorab die Vorraussetzungen für ein Versprühen zu klären. Bei anderen Anwendungen (manuelle Reinigung, Tauchbecken, etc.) kann in aller Regel auf Absaugmaßnahmen verzichtet werden.

Im Vergleich zu Kohlenwasserstoffprodukten werden die Esterölreiniger in der Regel als wesentlich hautverträglicher eingestuft. Da Fettsäureester die Haut auf Dauer entfetten, ist dennoch Hautschutz erforderlich. Da Fettsäureester bei Raumtemperatur nicht flüchtig sind und eine ölige Konsistenz aufweisen, sollte auf dem Fußboden verspritzte Reinigungslösung zur Vermeidung der Rutschgefahr umgehend weggewischt werden.

Allgemeine Richtlinien für den Umgang mit organischen Reinigern enthält die Verordnung zur Umsetzung der Richtlinie 1999/13/EG über die Begrenzung von Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen (Zusammenfassung) . Richtlinien für die zulässigen Immissionen in die Umwelt können dem Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) entnommen werden.

KW-Wasser-Emulsionen