Wie bei metallischen Komponenten geschieht die Reinigung von Kunststoffteilen vor der Lackierung seit langer Zeit mit Powerwash-Anlagen. Die Bauteile durchlaufen dabei zunächst einen Reinigungsschritt mit einem meist alkalischen Medium, daran schließen sich mehrere Spülzonen, ein Haftwassertrockner sowie eine Kühlzone an. Die Reinigung beansprucht daher nicht nur viel Produktionsfläche, sondern auch Ressourcen. Hinzu kommt, dass sich Teile aus Kunststoffen dabei anders verhalten als ihre Pendants aus Metall. Durch die beim Reinigungsschritt eingebrachte Wärme dehnen sich die Kunststoffe aus, so dass Wasser eingelagert wird. Während der Trocknung werden die Teile erneut erwärmt. Dies könnte ein Grund sein, dass sich später auf der gereinigten Oberfläche teilweise Formulierungsbestandteile des Kunststoffs wie Trennmittel, Additive oder Füllstoffe finden, die aus tieferen Schichten nach außen migriert sind und zu einer Störung der Haftfestigkeit des Lacks führen können.

Alle Prozessparameter lassen sich auf das jeweilige Lackiergut abstimmen und der Wirkbereich der Strahleinheit ist entsprechend der Geometrie des Werkstücks skalierbaren. Diese Daten können als Reinigungsprogramme in der Steuerung hinterlegt werden. © ACP

Das nicht brennbare, nicht korrosive und ungiftige Kohlendioxid wird durch die verschleißfreie Zweistoff-Ringdüse geleitet und entspannt beim Austritt zu feinem CO₂-Schnee. Dieser wird von einem ringförmigen Druckluft-Mantelstrahl gebündelt und auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt. Beim Auftreffen des fast minus 80 Grad Celsius kalten, nicht abrasiven Schnee-Druckluftstrahl auf die zu reinigende Oberfläche kommt es zu einer Kombination aus thermischem, mechanischem, Sublimations- und Lösemitteleffekt. Durch diese vier Wirkmechanismen entfernt das -System partikuläre und filmische Verunreinigungen von der gesamten Oberfläche oder definierten Bereichen zuverlässig und reproduzierbar. Die Reinigung ist materialschonend, so dass auch empfindliche und fein strukturierte Oberflächen behandelt werden können.

Die aerodynamische Wirkung der Druckluft strömt abgelöste Verunreinigungen weg, die dann durch eine integrierte Absaugung entfernt werden, was eine Rückkontamination ausschließt. Da das CO₂ unter Atmosphärendruck sublimiert, sind die Werkstücke nach der Reinigung trocken und können sofort ionisiert, aktiviert und lackiert werden. Ein weiterer Vorteil der trockenen Reinigung ist die daraus resultierende höhere Gestaltungsfreiheit bei Bauteilen, da nicht mehr auf schöpfende Geometrien zu achten ist.

Funktionsprinzip: Das flüssige CO2 wird durch die Zweistoffring-Düse geleitet und entspannt beim Austritt zu feinen CO2-Kristallen, die ein ringförmiger Druckluft-Mantelstrahl bündelt. © ACP

Einsparungen und automatischer Betrieb
Ergänzend zur hohen und gleichmäßigen Reinigungsleistung soll der chemikalienfreie Quattroclean-Prozess durch deutlich niedrigere Investitions- und Betriebskosten sowie einen deutlich geringeren Flächenbedarf überzeugen. Es lässt sich platzsparend in eine Kabine – vergleichbar einer Lackierkabine – integrieren. Ein weiteres Plus des Reinigungssystems sei der modulare Aufbau, durch den es an jede Anwendung angepasst werden könne.

Für den Einsatz in Lackieranlagen kommen je nach Anforderung ein oder mehrere Düsenarrays zum Einsatz. Die Automatisierung des Reinigungsprozesses ist per Roboter, Linear- oder Portalsystem möglich. Alle Prozessparameter wie Medienverbräuche von Druckluft und Kohlendioxid, Strahlzeit, Strahlwinkel und Bewegungsablauf – inklusive 3D-Bewegungen – lassen sich auf das jeweilige Lackiergut abstimmen und als Reinigungsprogramme in der Steuerung hinterlegen. Da der Reinigungsprozess dem Lackierprozess mit Robotern sehr ähnlich ist, können annähernd identische Programmierlösungen verwendet werden. Außerdem kann der Wirkbereich des Düsenarrays automatisch entsprechend der Geometrie des Werkstücks skaliert werden. Darüber hinaus lässt sich das Industrie 4.0-fähige Reinigungssystem über Schnittstellen, beispielsweise Profibus oder Profinet, in die Steuerung der Lackieranlage oder auch in das Produktionsleitsystem einbinden.