Verfahrenssicherheit in der wäßrigen Reinigung

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1 Verfahrenssicherheit in der wäßrigen Reinigung 0 K. Brunn, A. Schaab - SurTec GmbH, Zwingenberg Verfahrenssicherheit in der wäßrigen Reinigung Erfahrungen mit der Überwachung von Reinigungsbädern durch Messung der Oberflächenspannung Nachdem sich die Blasendrucktensiometrie in der diskontinuierlichen Bestimmung der Oberflächenspannung auch als Instrument zur Beurteilung von Tensidkonzentrationen bewährt hatte, wurden Versuche unternommen diese Methode als online-messung zur Kontrolle von Reinigungsbädern einzusetzen. Im folgenden Vortrag wird kurz die diskontinuierliche Methode und ihre Aussagekraft zur Beurteilung von wäßrigen Reinigungsbädern beschrieben sowie anhand von Anwendungsbeispielen in Tauch- und Spritzreinigungsanlagen der Übergang von der Einzelbestimmung zur online-messung dargestellt. Die Auswahlkriterien zur Beurteilung eines erfolgreichen Einsatzes werden erläutert und in einem Ausblick weitere Möglichkeiten des Verfahrens aufgezeigt.

2 Verfahrenssicherheit in der wäßrigen Reinigung 1 Validität Ölempfindlichkeit online-messung nein +/- +/- ja HPLC Ionensensitive Elektrode Photometrische Tensidbestimmung Blasendrucktensiometrie

3 Verfahrenssicherheit in der wäßrigen Reinigung 2 Blasendrucktensiometrie p σ = p r 2 p t

4 Verfahrenssicherheit in der wäßrigen Reinigung 3 Oberflächenspannung (σ) gegen Blasenlebensdauer (BLD) σ [mn/m] % Reiniger + 1,5 % Esteröl 1 % Reiniger 3 % Reiniger + 1 % Esteröl % Reiniger BLD [ms]

5 Verfahrenssicherheit in der wäßrigen Reinigung 4 Oberflächenspannung (σ) und Konzentration des Reinigers (%) Versuchsanlage: Reinigung im Tauchverfahren; eingetragene Verunreinigung: Esteröl; Laufzeit 3 Wochen σ [mn/m] 36,0 Reiniger / Esteröl [%] 3,00 35,0 34,0 2,00 33,0 32,0 1,00 31,0 30, , Versuchsdauer [d] Versuchsdauer [d] Versuchsbedingungen: Temperatur 70 C kontinuierliche Zugabe von Esteröl (0,2 %/d) Entfernung des Öls (UF) am 7. und 14. Versuchstag

6 Verfahrenssicherheit in der wäßrigen Reinigung 5 Praxisversuch: Spritzreinigung Testlauf an einer Mehrkammerspritzanlage der MAHLE GmbH, Werk Alzenau Reiniger: phosphathaltiger Builder, Gemisch aus Spritztensiden Temperatur: 60 C Verunreinigung: wassermischbarer Kühlschmierstoff

7 Verfahrenssicherheit in der wäßrigen Reinigung 6 Vorversuche (Labor) Simulation verschiedener Anlagenzustände: Eintrag von Kühlschmierstoff (KSS), Nachdosieren des Reinigers, Einschleppung von Hydrauliköl - Messung der Veränderung der Oberflächenspannung, Korrelation des Badzustandes mit der Reinigungswirkung (Entfettung von Testblechen) σ [mn/m] Neuansatz Beaufschlagung mit KSS Zugabe des Tensidgemisches 150 t [rel. E] Neuansatz: KSS-Zugabe: Tensid: 2 % Phoshatbuilder 0,5 % Tensidgemisch 1. 0,2 % KSS 2. 0,2 % KSS 3. 0,2 % KSS a. 0,2 % Tensidgemisch b. 0,5 % Tensidgemisch

8 Verfahrenssicherheit in der wäßrigen Reinigung 7 Vorversuche (Labor) σ [mn/m] 80 Wasser, RT Zugabe KSS: 1,0 % 40 Zugabe KSS: 1,0 % 30 0 Tensidzugabe: 0,5 % t [rel. E]

9 Verfahrenssicherheit in der wäßrigen Reinigung 8 Vorversuche (Labor) σ [mn/m] Reinigungsbad + KSS; Reinigung i.o. Reinigungsbad + KSS + KSS; Reinigung n.i.o Reinigungsbad; Reinigung i.o Reinigungsbad + KSS + KSS + Tensid; Reinigung i.o t [rel. E]

10 Verfahrenssicherheit in der wäßrigen Reinigung 9 Ergebnisse im Dauerbetrieb

11 Verfahrenssicherheit in der wäßrigen Reinigung 10 Bewertung der Ergebnisse Vorversuche Einflüsse des eingetragenen Kühlschmierstoffes Erhöhung der Oberflächenspannung Zu- bzw. Nachdosierung des Tensids Absinken der Oberflächenspannung Die Korrelation mit dem Reinigungsergebnis von Testblechen zeigt, daß die Reinigung i.o. ist, wenn sich der festgelegte Wert der Oberflächenspannung im Sollbereich befindet Aus den Ergebnissen der Vorversuche werden die Sollgrenzen festgelegt und die Einflüsse der Verunreinigungen (KSS, Öle, etc.) geprüft - in dieser Phase muß sich die Validität der Meßmethode zeigen. Praxisbetrieb im Praxisversuch funktionierte das Gerät technisch einwandfrei die Oberflächenspannung der Badlösung war konstant niedrig; Reinigungsqualität i.o.

12 Verfahrenssicherheit in der wäßrigen Reinigung 11 Ausblick nach einer sorgfältigen Abstimmung des Meßgerätes durch ausführliche Untersuchung der gesamten Badinhaltsstoffe (Anpassung an jeweilige Anlage) im Vorfeld, kann die Oberflächenspannungsmessung als online-methode eingesetzt werden einfache kontinuierliche Badüberwachung Ansteuerung von Pumpen zur Nachdosierung des Tensidgemisches möglich Einbindung in vorhandene Anlagensteuerung (vglb. Temperatur-, ph-messung, etc.) Dank MAHLE GmbH, Werk Alzenau für die Unterstützung beim Praxistest Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.v. (FNR), die Untersuchungen im Rahmen eines Projektes (Universalfluid, FKZ 97 NR 014-F) gefördert hat