Strahlen mit Trockeneis

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1 GRUNDLAGEN Ausgabe # Strahlen mit Trockeneis Erste Grundlagen WIR REGELN DAS FÜR SIE AUTOR: MICHAEL TE HEESEN Wenn Sie sich mit dem Trockeneisstrahlen beschäftigen, haben Sie dem Internet bereits einige Informationen entnommen. Die Hersteller von Strahlanlagen präsentieren ihre Geräte, Dienstleister Bilder von Anwendungen, wie die Vorher-Nachher- Doku ihrer Arbeit. Damit werden die prinzipiellen Grundlagen genannt, aber keine Einsatzbedingungen. Die Einsatzbedingungen entscheiden aber. Sie werden sich fragen welche Vorteile das Strahlen mit Trockeneis mit sich bringt? Entweder weil Sie als Dienstleister, ihren Kunden Vorteile bei den Reinigungsaufgaben bieten möchten, neue Kunden gewinnen oder eine Existenzgründung anstreben. Wenn Sie vor einer dieser Fragen stehen sollten Sie zunächst die prinzipiellen Mechanismen und die Grenzen des Trockeneisstrahlens kennen. Als Dienstleister müssen Sie noch einen Schritt weiter gehen. Sie sollten die Möglichkeiten und Grenzen anderer Strahlverfahren kennen. Strahlverfahren Sandstrahlen Wenn man an Strahlen denkt, fällt einem gleich der Begriff Sandstrahlen ein. Seit vielen Jahren wird aber fast kein Sand mehr eingesetzt, sondern nur Granulate wie Schlacke, Korund oder Glasperlen. Der Begriff hat sich aber nicht geändert. Damit sei gleich erwähnt dass sich aber dennoch auch beim Sandstrahlen einiges geändert hat und dass auch dieses Verfahren nach wie vor eine Berechtigung bei der Behandlung von Oberflächen hat.

2 2 Recherchiert man das Thema Trockeneisstrahlen findet man im Internet bildlich sehr schön gezeigte Möglichkeiten und man könnte man zu der Meinung gelangen, dass man alles mit Trockeneis reinigen kann? Unterschied Trockeneis- Sand Vergleicht man zunächst einmal nur diese beiden Verfahren, unterscheiden sie sich prinzipiell erst einmal auch nur durch das verwendetet Strahlmittel. Genau das macht den aber Unterschied. Zunächst hat das Trockeneis einen Vorteil: Das Strahlmittel löst sich einfach auf, sozusagen in Luft auf. Der Sand hingegen bleibt als Rückstand über und lagert sich überall ab, ganz abgesehen vom Staub, wodurch das Strahlen mit Sand oft nur in einer Kabine möglich ist. Warum man nicht alles mit Trockeneis reinigen kann? Trockeneis ist ein sehr weiches Strahlmittel und liegt auf einer Härtescala im Bereich von Gips, also bei etwa 2-3 Mohs. Betrachtet man Korund, so liegt dieses Strahlmittel bereits bei 8 Mohs und ist damit wesentlich härter. Hinzu kommen die Dichte, also das Gewicht eines Strahlkornes wie Korund, die Schüttdichte, sowie die Scharfkantigke it gewisser Körner. Die Luft machts Alle Strahlmittel müssen (außergenommen beim Schleuderradstrahlen) mit Druckluft beschleunigt werden, indem die Energie über die Geschwindigkeit der Luft auf das Granulat übertragen wird. Dies wird als physikalische Arbeit bezeichnet. Hierzu wird ein Kompressor genötigt, auf den wir bei unseren Schulungen sehr speziell eingehen.

3 3 Innovation Oberflächenreinigung Trockeneis Kohlendioxid 79 o C Trockeneis reinigt die Oberfläche aufgrund der Kälte -79 o C? Diese Frage lässt sich nicht pauschal und damit nicht so einfach beantworten, da die abzulösenden Rückstände selbst auf Kälte reagieren müssten. D.h. sie müssten sich verspröden lassen, wenn sie die Kälte aufnehmen. Die hierdurch entstehenden Spannungen, die dann am größten sind wenn die abzutragende Schicht und das Objekt unterschiedliche Ausdehunungskoeffizienten aufzeigen. Der 3. Reinigungseffekt, die Volumenexpansion, wird unter Experten kontrovers diskutiert. Ich persönlich halte diesen Effekt auch für nicht maßgeblich. EK = kinetische Energie des Körpers (Nm oder Joule) m = Masse des Körpers (kg) V= Geschwindigkeit des Körpers m/s (m/s) Strahlen ist Arbeit Im Einzelnen: Die Formel besagt, dass sich die Geschwindigkeit (V 2 ) quadratisch ändert und die Masse eine lineare Funktion hat. Steigt aber die Masse (also die Menge des Strahlmittels oder das spezifische Gewicht) und bleibt die Geschwindigkeit gleich, so steigt die kinetische Energie auch linear an. WAS BEDEUTET DIESE AUSSAGE FÜR DAS TROCKENEISSTRAHLEN. Beim Trockeneisstrahlen braucht man, aufgrund des geringeren spezifischen Gewichtes von Trockeneis, eine hohe Geschwindigkeit.

4 4 Was braucht man zum Trockeneisstrahlen von Michael te Heesen Steigt die Geschwindigkeit (also Menge an Druckluft) und bleibt die Masse des Granulates gleich, steigt damit die kinetische Energie quadratisch an. Somit hat die Luftmenge einen großen Einfluss. Aber auch die Korngröße oder Menge eines Strahlgranulates nimmt Einfluss, da die Anzahl der Körner, die pro Zeit auftreffen, die Masse bilden. Geschwindigkeit hat auch Nachteile Mit der Geschwindigkeit schneiden die Pellets, die aus der Düse ausströmen (bis zu 300 m/s) die Luft und verursachen dabei einen hohen Schallpegel,- bis zu 130 dba. Die Geschwindigkeit der Pellets wird auch durch die Düse, also der Auslegung (Venturiprinzip) oder der Größe selbst 5,6, 7 oder 8 mm bestimmt. So sind je nach Düsengröße verschiedene Luftmengen notwendig, um dann den Arbeitsdruck / Strahldruck überhaupt erreichen zu können. Eine Standardgröße kann mit 7 mm angegeben werden. Hiermit können viele Arbeiten ausgeführt werden. Verkleinert man die Düse oder ist damit verbunden das Strahlgerät kleiner ausgelegt (wobei nicht die Größe des Gehäuses gemeint ist) verringert sich auch die Strahlleistung. Je nach Anwendung ist das auch akzeptabel, da ja auch mit einem kleineren Kompressor gestrahlt werden kann und sich die Kosten für Investition sich so reduzieren. Sicherlich können alle Strahlgeräte, die Trockeneis als Strahlmittel verarbeiten, auch strahlen. Die Frage ist aber: Welche Leistung wir erreicht d.h. wirtschaftliche und technische Bedingungen? Das Strahlgerät muss also immer auf den Kompressor abgestimmt sein. Doch selbst bei optimaler Abstimmung gibt es immer noch Unterschiede zwischen leistungsstarken Geräten und Geräten die einfach nur Energie vernichten. Alles eine Frage der Anwendung Wenn Trockeneisstrahlen eingesetzt werden soll, stellt sich zunächst die Frage nach dem Zweck. Über diesen werden die Größe der Strahlanlage und die des Kompressors bestimmt. Das Ganze ist natürlich auch eine Frage der Investition und der resultierenden laufenden Kosten.

5 5 Grundlagen Strahlgeräte von Michael te Heesen Wenn Sie Fahrzeuge aufbereiten, werden Sie keine Strahlanlage mit maximaler Leistung benötigen, so auch kein 60 KW Kompressor. Es sei denn Sie möchten auch Unterbodenschutz entfernen. Dienstleister die sich mit unterschiedlichen Aufgaben beschäftigen müssen, brauchen eine spezielle und universelle Anlage. Besonders wichtig ist, dass Sie auch die Druckluft des Kunden nutzen können. Luftleistungen durch Kompressoren, die in Produktionsbereichen vorhanden sind liegen meist im Rahmen von 6-8 bar und einer Luftmenge von 2-3 m 3 /min. Eine Leistung, bei dem das Strahlen mit Trockeneis, im unteren Drittel der kinetischen Energie zu sehen ist. Zwar kann man mit dieser Luftleistung viele Reinigungsaufgaben ausführen und spart sich so einen großen Anteil der Kosten, jedoch kommt man in Bereiche wo harte Rückstände abzutragen sind, eventuell sogar Entlacken muss, dann braucht man in jedem Fall eine höhere Leistung. STRAHLGERÄTE UNTERSCHEIDEN

6 6 Die Technik unterscheidet..! Es gibt eine ganze Reihe von Faktoren über sich Trockeneisstrahlgeräte unterscheiden. Alles hat einen Anfang Es war einmal. Bereits in den 70 ger Jahren hat Messer zusammen mit Colt Jet erste Versuche und Untersuchungen mit dem Strahlen von Trockeneis durchgeführt. Da die Technik damals noch sehr aufwendig und kostenintensiv war, stellte man die Anwendung wieder ein. In den 90 ger Jahren wurde dann der deutsche Markt neu gestaltet. Und zwar durch ein kleines Unternehmen aus Bayern, der Fa. Green Tech, das leider heute in dieser Form nicht mehr existiert. Gemeinsam mit Messer Griesheim (heute Messer), bei dem ich 15 Jahre tätig war, konnte auch ich die Marktentwicklung Trockeneis fast wie eine Pionierarbeit mit gestalten. Obwohl immer noch Zweischlauchsysteme verwendet wurden, war die Technik schon wesentlich verbessert. Einschauch und Zweischlauchsysteme Die Strahlanlagen werden heute noch in Ein- und Zweischlauchsysteme unterschieden. Wie der Name schon sagt, hat man einen Strahlschlauch durch den die Druckluft und das Strahlmittel geführt werden oder eben 2 Schläuche, wo sich Druckluft und Strahlanlage erst in der Pistole verbinden. Einschlauchsysteme wurden erst später entwickelt, da die Dosierung, also die Zuführung der Pellets in den Strahlschlauch und damit zur Düse, über eine Zellradschleuse erfolgt. Zellradschleusen sind nicht so einfach abzudichten und die Zuführung der Pellets ist nicht so gleichmäßig wie beim Zweischlauchsystem. Jedoch kann das Einschlauchsystem mit weniger Luftleistung betrieben werden.

7 7 Zweischlauchsysteme verbinden Druckluft und Pellets erst in der Pistole. Hierzu wird in der Pistole ein Unterdruck erzeugt der die Pellets ansaugt. Das hat zur Folge das zur Unterdruckbildung, je nach Luftmenge, eine Düsenkombination verwendet werden muss. Auch ist die Geschwindigkeit der Pellets nur bei großen Luftmengen ausreichend groß umso eine gewisse kinetische Energie zu erreichen, da sich der Beschleunigungsweg auf die Düse begrenzt. Damit sind auch oft lange Düsen notwendig. Das Herzstück die Zellradschleuse Bei Einschlauch-Anlagen ist die Zellradschleuse ein sehr wichtiges Bauteil des Strahlsystems. Hierüber werden die Pellets, aus dem Vorratsbehälter, über eine Lochscheibe in den Luftstrom eingebracht. Anwendungen gibt es viele. Die Zellradschleuse, mit seiner Lochscheibe stellt aber einen Widerstand für die Luft da, der möglichst klein gehalten werden muss. Auslegung und Abdichttechnik sind von ausschlaggebender Bedeutung. Aber auch alle anderen Querschnitte von Leitungen und Bauteilen einer Strahlanlage, durch die die Luft geleitet wird, nehmen Einfluss auf die Energie, die nur dann effektiv auf die Pellets übertragen werden kann, wenn alle Parameter zueinander stimmen. Die Querschnitte aller Bauteile müssen also aufeinander abgestimmt sein und dem Zweck entsprechen. Gleichermaßen dann eben auch die Druckluftmenge, die der Anlage zugeführt wird. Das kann nicht oft genug gesagt werden Druckluft ist also die Energie, die in Arbeit umgesetzt wird. Man sollte daher nur so viel Energie erzeugen wie man dann auch praktisch umsetzen kann. Es nützt also nichts einen großen Kompressor, vor eine kleine Strahlanlage zu schalten. Ebenso wird ein kleiner Kompressor keine große Strahlanlage effektiv versorgen können. Man muss also immer eine richtige Kombination finden.

8 8 Trockeneis als Energieträger Wie schon erwähnt nimmt neben der kinetischen Energie, also dem Reiben der Pellets an der abzutragenden Schicht, auch die Kälte Einfluss. Trockeneies hat neben seiner Temperatur von - 790C eine Kälteenergie von etwa 600 KJ/kg. Die abzulösende Schicht muss natürlich die Kälteenergie aufnehmen können. Welche Energie übertagen werden kann, also ob man mit 20 kg /h,- 50 kg /h, oder 100 kg /h strahlen sollte, hängt in erster Linie wieder von der Strahlanlage, in Zusammenhang mit der verwendeten Düse und dem Kompressor ab. Das gilt aber auch nur für bestimmte Anwendungen, denn zum einen lassen sich gewisse Durchsätze an Pellets nur mit sehr hohen Luftdurchsätzen fahren, anderseits sind diese Durchsätze nur schwer praktizierbar, da der erforderliche Gegendruck für den Anwender enorm zunimmt. Anwendung in: Maschinenbau, Formenbau, Gießereien, Gummiwerken, Walzwerken, Karton- und Wellpapperzeugung, Span- und Kunstharzplattenfabrikation, Brandsanierung, Asbestsanierung, Chemie-Industrie, Textil-Industrie, Lebensmittel-Industrie, Schlachthöfen, Metzgereien, Räuchereien, Großküchen, Autowerkstätten, Bus- und Lastkraftwagenunterhalt, U-, S- und Eisenbahn, Flugzeugbau- & Wartung, Schiffswerften, Malereien, Spritz- und Lackierwerken, Galvanik u.v.m. Reinigung von: Styroporformen, Formen in der Kunststoff- und Gummi-Industrie, Druckmaschinen, Rotationsmaschinen, Flachwaffelöfen, Motoren, Triebwerken, Turbinen, Liften, Rolltreppen, Zentrifugen, Förderanlagen, Tank- und Kesselanlagen, Klima- und Lüftungsanlagen, Holz, Metall, Felgen, Kunststoffen, Beton, Naturstein, Kunststein, Backstein, Fassaden, Elektroteilen, Kunststoffmöbeln, Zelten, Tunneln, Brücken, Schiffen, Käselaiben, Speckbinden usw. Entfernung von: Fetten, Ölen, Kunststoffresten, Rost, Ruß, Asbest, Verkrustungen, Schlacken, Kalk, Urinstein, Teflon, Bitumen, PU-Schaum, Graffiti, Kaugummi, Taubenkot, Farben, Lack, Leim, Versiegelungen, Trennmitteln, Antifouling, Algen, Moos u.v.m.

9 9 Wichtig ist noch die Frage, ob die Kontaktzeit der Pellets mit der abzutragenden Schicht ausreicht um die gespeicherte Kälteenergie übertragen zu können. Ist die Geschwindigkeit oder auch die Pelletmenge zu groß, arbeitet man nicht wirtschaftlich, da die Kälteenergie nicht genutzt wird Bei einer zu kleinen Düse kommt es sogar zu einem Stau, wenn die Pelletmenge zu groß eingestellt wird. Hierdurch wird dann die Geschwindigkeit reduziert und der Abtragseffekt reduziert sich. Damit ist es sehr wichtig den richtigen Arbeitspunkt zu finden, indem alle Parameter richtig aufeinander abgestimmt werden. Strahlanlagen arbeiten in der Regel mit 3 mm großen Pellets. Bei manchen Anwendungen können diese aber auch schon zu groß sein, wenn es sich z.b. um empfindliche Oberflächen handelt. Entweder werden die Pellets durch einen Crusher geführt, wo sie durch ein Siebeinsatz zerkleinert werden oder man zermahlt die Pellets in der Strahlanlage. Cold Jet hat noch ein System bei dem von Blöcken feines Granulat abgetragen wird. Inzwischen gibt es aber auch Systeme von Südstrahl oder ICS, bei dem die Pellets zermahlen oder gleich mit 1,5 mm Pellets gearbeitet wird. Auch die Pellet Qualität ist entscheidend für die Abtragsleistung und damit für ein wirtschaftliches Ergebnis. Wirkt die Kälteenergie, also nimmt die abzutragende Schicht gut Kälte an und Crusher lässt sich verspröden, dann strahlt man besser mit frischem Trockeneis. Sind die Rückstände aber hart und lassen sich nicht verspröden wirken alte Trockeneispellets besser, da diese bereits Wasser aufgenommen haben und so härter sind. Man muss allerdings bei alten Pellets ein wenig auf das Verklumpen im Vorratsbehälter achten.

10 10 Sie haben nun erste technische Informationen zu diesem interessanten Thema. Wenn Sie jetzt überlegen in diese Technologie zu investieren, haben wir folgende Checkliste mit weiteren Überlegungen zusammengestellt. So erhalten Sie schnell einen Überblick zu Ihrem Vorhaben und wir können Sie anschließend noch besser beraten. Ganz wichtig ist es erst einmal das Sie das Ziel definieren, anstreben. Im Grunde gibt es hierzu 3 Gruppen in denen Sie sich wiederfinden sollten: Was ist Ihr Ziel, bei der Überlegung, das Strahlen mit Trockeneis einzusetzen? FOR MORE INFORMATION Wir bieten umfassende Beratungen und Schulungen Wenn Sie bereits ein bestehendes Unternehmen haben und Ihr Portfolio erweitern möchten haben Sie, mit der Überlegung sicher bereits eine spezielle Aufgabe verbunden. Als Dienstleister, der sich um die Unterhaltsreinigung bei Ihren Kunden kümmert, möchten Sie vielleicht Arbeiten an Produktionsanlagen, besser reinigen können oder diese als weitere Aufgabe zukünftig erhalten. Vielleicht sind Sie aber auch als Trockenbauer tätig und möchten Dachstühle und alte Holzfassaden, Balkone sanieren? Oder Sie bereiten Boote auf und möchten nun Ihren Kunden die Vorteile des Trockeneisstrahlens anbieten. Wenn Sie in der Regel bei Ihren Kunden mit Trockeneis reinigen möchten kann es sein das Sie sich zunächst nur eine Strahlanlage anschaffen müssen. Denn meist ist genügend Druckluft für normale Arbeiten vorhanden, die man dann nutzen kann. Sind aber die Rückstände härter, dann kommt man auch hier nicht um einen größeren Kompressor herum. Dazu aber später mehr. In jedem Fall brauchen Sie ein Strahlgerät, Druckluft in Form eines Kompressors und das Strahlmittel Trockeneis. Je nach Anwendung auch ein Fahrzeug für Equipment und um den Kompressor zu ziehen. Bei allen Aufgaben benötigt man auch gewisse Kenntnisse rund um das zu reinigende Objekt, also was bei der eigentlichen Aufgabe zu beachten ist.

11 11 Insbesondere ist bei Existenzgründern eine Ausrichtung, zunächst auf eine spezielle Zielgruppe, wichtig. Darüber hinaus gilt es einige weitere Tätigkeiten/Leistungen zu erfassen und zu bewerten. So erweitert der Autoaufbereiter ggf. sein Portfolio durch das Trockeneisstrahlen. Will er auch Unterbodenschutz entfernen, so gilt es auch zu prüfen inwieweit die Nachbehandlung mit einer neuen Versiegelung ein Geschäftsbereich sein kann. Also immer gleich über den Tellerrand hinaus schauen, denn das Trockeneisstrahlen ist zwar die Basis und damit auch oftmals ein Türöffner zum Kunden, aber es gibt viele angrenzende Aufgaben. Wo wollen Sie strahlen? Nur bei Kunden Kunde hat Druckluft Mobiler Kompressor Bei Bedarf mieten In eigener Strahlhalle Stationärer Kompressor Mobiler Kompressor Kauf/Leasing Auch wie und wo man strahlen möchte ist wichtig

12 12 Startphase.. zu Legen Sie für sich berücksichtigen. eine ganz persönliche Investitionsgrenze fest , , , , ,- Kleine Strahlanlage (Kompressor ist vorhanden) z.b. Autoaufbereitung Kleine Strahlanlage und Kompressor Kleinere Aufgaben und Dienstleistungen Große Strahlanlage Wenn der Kunde Druckluft hat oder Kompressor mieten Ohne Investition geht leider nichts. Doch dabei ist zunächst die Frage nach dem Return of Invest die Wichtigste. Denn ganz gleich ob Sie Ihr eigenes Geld investieren, über eine Bank (KfW) einen Kredit erhalten oder das Ganze leasen möchten. Den Nachweis, dass Sie mit dieser Investition Geld verdienen können und sich somit die Investition amortisiert, müssen Sie in jedem Fall darstellen. Damit verbunden müssen Sie eine Investitionssumme festlegen. Bitte berücksichtigen Sie dabei auch, dass sich die aufgeführten Zahlen nur auf die Strahlanlage und den Kompressor beziehen. Bei Existenzgründungen sind ggf. weitere Summen für ein Fahrzeug, ein Lager/Werkstatt, Equipment, Werbung, Wenn Sie die Kosten je Strahlstunde ermitteln, werden Sie feststellen, dass diese nicht gerade gering sind. Rechnen Sie nun noch die Personalkosten hinzu, kommen Sie schnell auf einen Verrechnungssatz von 120, /h. Natürlich können Sie das mit unserem Exelrechnungen auch noch mal genauer nachrechnen. Wichtig ist aber das Sie ein Gefühl für die Kosten bekommen um gleich richtig kalkulieren zu können. Wenn Sie aber das Trockeneisstrahlverfahren einsetzen können, sparen Sie aber sehr viel Zeit an Vor-und Nachbereitung. Ganz abgesehen von der Frage, ob es mit einem anderen Verfahren überhaupt durchgeführt werden könnte. Wenn Sie nun die oben genannten Kriterien, also Invest und Kosten nicht zu sehr beeindrucken, wenn Sie sich ein klares Ziel vorstellen können und unsere weiteren Informationen zum Strahlen mit Trockeneis gelesen haben, dann kommen Sie zu uns und lassen sich noch einmal mit allen Details schulen. Es ist wichtig, dass Sie alle Hintergründe richtig verstehen. Wir betrachten dann noch einmal Ihr Vorhaben, werten die einzelnen Fakten aus und finden dann ganz sicher den richtigen Weg. Industrie Engineering Service GmbH Gewerbehof Hochstadenstraße Krefeld 02151/ [email protected]