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Reinigungsmedien

Bei nasschemischen Reinigungsverfahren hat das Lösevermögen des eingesetzten Mediums entscheidenden Einfluss auf die Wirkung und damit die Qualität, Wirtschaftlichkeit und Stabilität des Reinigungsprozesses. Üblich sind wässrige Reiniger und Lösemittel.

Chemieauswahl nach dem Gleiches-löst-Gleiches-Prinzip

Bei der Auswahl des richtigen Mediums gilt der chemische Grundsatz „Gleiches löst Gleiches“. Das auf der Polarität einer Substanz basierende Prinzip besagt, dass sich eine Verunreinigung am besten in einer Substanz löst, die eine ähnliche Struktur hat. Das heißt konkret:

Für wasserbasierte (polare) Verunreinigungen wie Kühl- und Schmieremulsionen, Polierpasten, Additive, Salze, Abrieb und andere Feststoffe kommen üblicherweise wässrige Reiniger zum Einsatz.

Unpolare Verunreinigungen, beispielsweise Bearbeitungsöle, Fette und Wachse, werden typischerweise mit ebenfalls unpolaren Lösemitteln abgereinigt. Auf den Teilen befindliche partikuläre Verunreinigungen wie Späne verlieren durch die Entfernung des Öls die Haftung zur Oberfläche und werden mit mechanischen Verfahren, beispielsweise Ultraschall und Injektionsflutwaschen, abgereinigt.

Wasserbasierte Reiniger

Wasserbasierte Reiniger stehen in sauren, neutralen und alkalischen Formulierungen als Ein- oder Mehrkomponentensysteme zur Verfügung.

Der prinzipielle Aufbau ist dabei grundsätzlich gleich. Der Reiniger besteht immer aus einem Builder (Gerüststoff) und einem waschaktiven Tensidgemisch. Dieser Formulierung können je nach Anwendung Additive wie beispielsweise Korrosionsschutzmittel, Inhibitoren, Komplexbildner usw. beigemischt sein. Builder und Tenside ergänzen sich in ihrer Wirkung, so dass ein optimales Reinigungsergebnis in kurzer Zeit nur durch eine abgestimmte Kombination erreicht wird. Die Anpassung des Reinigers an die Verfahrenstechnik – Spritz-, Tauch- Flut- oder Ultraschallreinigung – erfolgt durch die Tensidkomponente.

Saure und schwach saure Reinigungsmedien (pH-Bereich 1 bis 5) kommen zum Entrosten, Entkalken, Entfernen von Anlauffarben, zum Deoxidieren unter anderem nach dem Engraten sowie zum Beizen und Aktivieren etwa vor einer Beschichtung zum Einsatz. Bei Aluminiumbauteilen kann mit sauren Reinigern auch ein gezielter Materialabtrag erzielt werden und Messingteile lassen sich damit aufhellen. Eingesetzt werden saure Medien außerdem zur Reinigung von Kunststoffbauteilen. Durch Zugabe von Inhibitoren kann ein Angriff auf das Grundmaterial verhindert werden.

Neutrale Reinigungsmedien, auch Neutralreiniger genannt, (pH-Bereich 7 bis 10) werden als salzhaltige und salzfreie Formulierungen angeboten. Sie eignen sich für die Zwischen- und Endreinigung von Stahl, Gusseisen, Leichtmetalllegierungen und Buntmetallen. Polare Verschmutzungen wie Emulsionen, Salze, Pigmente, Polier- und Läpppasten lassen sich mit Neutralreinigern entfernen. Unpolare Verunreinigungen (Fette, Öle) werden überwiegend durch die Prinzipien des Dispergierens und Emulgierens abgelöst. Neutralaktivatoren ermöglichen die Entrostung von Stahlteilen beispielsweise bei der Reinigung nach einer TEM-Entgratung.

Alkalische Reinigungsmedien (pH-Bereich 10 bis 14) sind in der Lage, stärkste Verunreinigungen wie schwere Öle, Partikelschmutz, Läpp- und Polierpasten, Korrosionsprodukte und Entgratungsrückstände von Bauteilen zu entfernen.

Die Spültechnik hat in wässrigen Reinigungsprozessen großen Einfluss auf das Ergebnis. Durch das Spülen werden angelöste Verunreinigen entfernt. Es sorgt außerdem für fleckenfreie Oberflächen.

Kriterien bei der Auswahl eines wasserbasierten Reinigers sind der Bauteilwerkstoff, die Zusammensetzung der Verschmutzung, die Anforderungen an die Bauteilsauberkeit, die Anlagen-, Verfahrens- und Aufbereitungstechnik.

Wässrige Medien konstant überwachen

Die Komponenten Builder und Tensid verbrauchen sich im Reinigungsprozess unterschiedlich. Für eine gleichbleibend gute Reinigungsleistung ist es daher erforderlich, beide Komponenten stabil im vorgegebenen Konzentrationsbereich zu halten, diese also verbrauchsabhängig nachzudosieren. Dies gelingt am besten beim Einsatz modularer Reinigungssysteme, für die verschiedene Methoden zur separaten Analyse von Builder und Tensid existieren. Zur Überwachung der Schmutzbelastung in den Reinigungs- und Spülbädern stehen ebenfalls verschiedene Messmethoden zur Verfügung.

Lösemittel

Zu den gebräuchlichsten Lösemitteln zählen nicht halogenierte Kohlenwasserstoffe (KW), modifizierte Alkohole und Chlorkohlenwasserstoffe (CKW).

Nichthalogenierte Kohlenwasserstoffe zeichnen sich durch ein sehr gutes Lösevermögen für tierische, pflanzliche und mineralische Fette und Öle sowie eine hohe Materialverträglichkeit aus. Sie werden hauptsächlich zur Metallentfettung eingesetzt.

Modifizierte Alkohole, auch polare Lösemittel genannt, verfügen über unterschiedlich stark ausgeprägte lipophile (Fett liebende) und hydrophile (Wasser liebende) Eigenschaften. Sie können daher sowohl für die Abreinigung unpolarer Öle und Fette sowie bis zu einem gewissen Grad für die Entfernung polarer Substanzen wie Emulsionen eingesetzt werden. Durch ihre gute Materialverträglichkeit können Teile aus praktisch allen Metallen damit gereinigt werden.

Chlorkohlenwasserstoffe, beispielsweise Perchlorethylen, verfügen über ein gutes Fettlösevermögen und ermöglichen eine effektive Metallentfettung und schnelle Trocknung bei Bauteilen mit komplexer Geometrie. Sie werden häufig eingesetzt, wenn mit den zu reinigenden Bauteilen kritische Öle (z. B. chloriert oder stark schwefelhaltig) in das Reinigungsmedium eingebracht werden.