Létezik a tökéletes tisztítási eljárás?

Bevált és új lehetőségek a mechanikai és a nedves vegytisztásban

2018. június 29., péntek, 06:00

Címkék: alkatrész tisztítás felület felülettisztítás oldószeres tisztítás rolatast tisztítás tisztítástechnológia ultrahangos tisztítás

Rengeteg feladat – és számos ipari tisztítási módszer. A spektrum a jól ismert nedves vegytisztítás módozataitól az alacson, vagy nagy nyomáson történő, elárasztással, öblítéssel és befecskendezéssel végzett mechanikai típusú mosási eljárásokon át az olyan új metódusokig terjed, mint a ciklikus nukleáció. De melyik a tökéletes módszer az adott alkalmazáshoz és követelményekhez? Létezik egyáltalán ilyen? Sorvezetőként is alkalmazható cikkünk talán megkönnyíti a döntéshozatalt.

Az ipari alkatrésztisztítás alapvető feladata

Minden ipari alkatrésztisztító eljárás elemi célja a munkadarab felületén megtapadó nemkívánt, szerves vagy szervetlen bázisú, szemcsés vagy film jellegű szennyeződések eltávolítása. Erre a célra a kémiai tisztítóközegek mellett olyan mechanikai típusú mosási folyamatok is alkalmazhatók, mint a befecskendezés, a folyadéksugár, a súrolás, vagy például az ultrahangos rendszereknél működő kavitáció. A kiválasztás és a megfelelő eljárási sorrend – a hőmérsékletet és az időt sem figyelmen kívül hagyva – mindig az adott tisztasági követelmények, a tisztítandó alkatrészek (anyag, forma és érdesség), valamint a szennyeződés (típus, állapot és mennyiség) függvénye.

A helyes kiválasztás és a tisztítóanyag-előkészítő rendszerek megfelelő kombinációja döntő hatással van a tisztítás állandó, magas minőségére, a folyamatbiztonság tartósságára, a hatékonyságra és a használt tisztítószerek élettartamára. Itt különbség tehető a klasszikus cirkulációs szűrés és a mellékáramú rendszerek között. A típus, a költség és a komplexitás nagymértékben függ az elvégzendő feladattól.

A ciklikus nukleáció (CNp) és az ultrahangos tisztítás alapelveinek összehasonlítása (Forrás: LPW Reinigungssysteme GmbH)

A megfelelő módszer kiválasztása

Melyik tisztítóközeg melyik feladatra alkalmas? Mind a tiszta formában poláris (víz, esetleg detergens adalékanyaggal), mind a nem poláris (például szénhidrogének, módosított alkoholok, klórozott szénhidrogének) tisztítószereknek egyedi tulajdonságai vannak. Ökölszabályként azonban a „hasonló hasonlót old” elv fogalmazható meg. Ha ennél komplexebben akarjuk megvizsgálni a kérdést, akkor meg kell különböztetnünk egymástól a követelményeket, a tisztítás utáni folyamatokat, a munkadarab anyagfajtáit, illetve a munkadarab felületén megtapadó szennyeződéseket.

A tisztítás minősége

Általánosságban elmondható, hogy mind a poláris, mind a nem poláris tisztítószerek bizonyulhatnak ideális választásnak bizonyos szemcsés vagy filmszerű szennyeződések vonatkozásában az elő-, a végső, vagy az ultrafinom tisztítási feladatokhoz. A szénhidrogének és a klórozott szénhidrogének azonban nem alkalmasak a sók eltávolítására. A megfelelő mosómechanika használata nélkül ráadásul a klasszikus öblítéses tisztítás gyorsan a lehetőségei határához érkezik. A munkadarab ezenkívül olyan változó tulajdonságokkal rendelkezik, mint például az alapanyag, a szerkezet és a geometria. A klórozott szénhidrogének közé sorolt perklór-etilén így nem alkalmas műanyagok esetében, a szinterezett fémeket pedig megfelelő mosómechanikai eljárás alkalmazása nélkül lehetetlen megfelelően megtisztítani. A porózus, ultrafinom kapilláris szerkezet megakadályozza mind a szennyezett belső felületszerkezet benedvesítését, mind a megfelelő tisztítóközeg-cserét és -áramlást, így nem teljesülhet az ipari tisztítási technológia két alapvető követelménye.

Kiemelt fontossága van a munkadarab felületén megtapadt nemkívánatos szennyeződés jellegének. A zsírokat és emulziókat, valamint a (poláris) pigmenteket poláris folyadékok (víz) alkalmazásával lehet a leghatékonyabban eltávolítani. A gyanták és ragasztók azonban csak nem poláris oldószerekkel lépnek reakcióba. A forrasztógyanta csak módosított alkoholokkal vagy poláris/nem poláris hibrid módszerekkel győzhető le. A víz használata során a hozzáadagolható tisztítószerek ezerféle tulajdonsága és képessége is fontos szerepet játszik.

A ciklikus nukleáció hatásai: aszimmetrikus térfogatáram és kavitáció (Forrás: LPW Reinigungssysteme GmbH)

A mosómechanikai folyamatok hatása

A mosómechanikán belül tisztán mechanikus (például súrolásos módszerek) és nedves vegytisztító (például befecskendezéses és öblítéses változatok) eljárásokat különböztethetünk meg.

A legelterjedtebbnek számító befecskendezéses tisztítási eljárás során az alkatrész nem mozdul, statikus állapotban van, vagy forgó, illetve lineáris relatív mozgást végez a fúvókarendszerrel összhangba hozva. Az eljárás során általában vízbázisú tisztítószereket használnak. Az erősebben megtapadt szennyeződések eltávolításához pulzáló és/vagy nagynyomású rendszerek alkalmazhatók, mivel ez a metódus nagyban erősíti az alkatrész felületét érő mechanikai hatásokat. Függőleges forgatással még komplex geometriák esetén is nagymértékben javíthatók a tisztítási eredmények.

Minden befecskendezéses eljárás hátránya, hogy a közvetlen környezetről visszaverődő szemcsék hatására fennáll az alkatrészek újraszennyeződésének veszélye, ezért elvileg csak egyszerű geometriájú, könnyen hozzáférhető felületekkel rendelkező munkadarabok esetén ajánlott a használatuk.

Az öblítéses tisztítási folyamatok során a munkadarab teljesen elmerül a tisztítóközegben, így az eléri az alkatrész teljes felületét. A tisztítóközeg – szükség esetén negatív nyomással rásegítve – a munkadarab minden pontján ki tudja fejteni a hatását. Az alkatrész forgó vagy billenő mozgásával, illetve a tisztítóközeg áramoltatásával tovább növelhető a tisztítás hatékonysága.

Különösen a nyomás alatti öblítéses és a befecskendezéses elárasztásos eljárásokra igaz, hogy a fúvóka nyomása közvetlen mechanikai hatásokat is okoz. A munkadarab relatív mozgása további pozitív szívó-nyomó hatásokat eredményez, amelyek nagymértékben támogatják a folyamat eredményességét összetett alkatrész-geometriák esetében.

A ragasztók által okozott finomszennyeződések többek között kavitációs technikákkal, például ultrahangos eljárásokkal, vagy a ciklikus nukleáció (CNp) új és nagyon hatékony módszerével távolíthatók el.

A ciklikus nukleáció lehetővé teszi a vízbázisú tisztítószerek szélesebb körű alkalmazását (Forrás: LPW Reinigungssysteme GmbH)

Új speciális eljárás kapilláris szerkezetekre: a ciklikus nukleáció

A ciklikus nukleáció (ciklikus nukleációs folyamat, rövidítve CNp) a mechanikai mosóhatással megtámogatott öblítéses eljárások közé sorolható. A jól ismert klasszikus eljárási alapelvek segítségével írható le, így az alkatrészt negatív nyomás alá helyezett, folyadékkal (például tisztítóközeggel) töltött zárt kamrába helyezik. A kamrában minden reaktív felületen gázbuborékok képződnek, még a kapillárisok és furatok képében jelen lévő komplex szerkezetekben is. A negatív nyomás hirtelen megszűnésével a buborékok elpattannak, ami annihilációt okoz, vagyis a közvetlen közelükben található szennyeződéseket is leválasztják. A mechanikai hatás az alkatrész teljes felületére kiterjed – tehát a takart geometriájú részekre és a leárnyékolt területekre is.

A folyamatot meghatározó mechanikai mosóhatás – a tényleges innováció – egy vákuumos alsó és egy nyomáshiányos, vagy esetleg túlnyomásos felső kapcsolási pontok által meghatározott rögzített ciklussal írható le, amely a kívánt gyakorisággal megismételhető és variálható. Innen ered a „ciklikus nukleáció” elnevezés. Elvben a CNp fizikai hatásai ugyanazok, mint az ismert ultrahangos folyamatoké. Bár a kavitációs hatás gyengébb, az a szennyeződés és az alkatrészfelület között is lejátszódik – mégpedig a munkadarab teljes geometriájában. Így a komplex 3D struktúrák belsejében is kiváló tisztító hatás érhető el, ahova az ultrahang is csak korlátozottan tud behatolni.

Az eljárás tehát önmagában vagy klasszikus tisztítási módszerekkel kombinálva is alkalmazható. A folyadékok izosztatikus tulajdonságainak köszönhetően a fent említett nyomásváltozások még a komplex belső geometriák utolsó sarkára is kiterjednek. Ennek eredményeképpen a közegáramlás a munkadarab minden, még a kapilláris szerkezetű területein is létrehozható.

A mosó-tisztítási folyamat lépései (Forrás: LPW Reinigungssysteme GmbH)

A vákuum által létrehozott gázbuborékok a nyomásváltozások hatására folyamatosan nőnek és zsugorodnak, ezáltal biztosítják, hogy a szemcsék és a szennyeződések a nehezen hozzáférhető területeken is fellazuljanak és azok az alkatrész közvetlen felületétől el is távolodjanak. Ezt a folyamatot „aszimmetrikus térfogatáramnak” is nevezik, mivel a kedvezőtlen keresztmetszeti aránnyal rendelkező kapilláris szerkezetekben is biztosítja a megfelelő közegáramlást és a szennyeződések eltávolítását. A vákuumos eljárás mellett egyéb módszereket is kifejlesztettek, amelyek a nyomáshiány és a túlnyomás közti nyomásváltozásokkal operálnak. Ezek a módszerek a mechanikai hatások hatékonyságát növelik a kavitációs jelenség nagyobb intenzitásával/erejével.

Következtetések

Nem létezik egyetlen tökéletes tisztítási eljárás, amely az iparban előforduló számtalan alkalmazás eltérő igényeit képes lenne lefedni. Első pillantásra nehéz feladatnak tűnhet a megfelelő metódus és kombináció kiválasztása. Mindazonáltal, ha a szükséges tisztítási folyamatot az alkatrészek szennyeződésének fajtája és a megkövetelt tisztasági fok szempontjából vizsgáljuk meg, jó eséllyel a helyes döntés irányába mozdulunk el – bár bizonyos esetekben azzal egyenértékű alternatívák is felmerülnek.

Az optimális megoldásnak képesnek kell lennie az áteresztőképességre, a gépkezelői szempontokra és a gyártáslogisztikai integrálhatóságra vonatkozó elvárások összehangolására. Amennyiben az üzemeltető határozottan megfogalmazza az anyagáramlásra és a szennyeződésekre vonatkozó követelményeit, semmi akadálya annak, hogy a beszállító egy testreszabott ipari alkatrésztisztító berendezést alakítson ki számára.

Gerhard Koblenzer

ügyvezető igazgató

LPW Reinigungssysteme GmbH

info@lpw-reinigungssysteme.de

www.lpw-reinigungssysteme.de

www.lpw-highpurity.de

Keresés
Bejelentkezés / Regisztráció
Média Partnerek