DE19636305C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung von Beschichtungen oder Belägen von Oberflächen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung von Beschichtungen oder Belägen von OberflächenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Beschichtungen oder Belägen
von Oberflächen mittels Trockeneis (CO₂), wobei CO₂-Pellets in einer Strahlanlage
aus einem Vorratsbehälter in einen Gasstrom eindosiert, mit dem Gasstrom zu einer
Strahldüse gefördert und durch die Strahldüse auf die zu bearbeitende Oberfläche
geleitet werden. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Entfernung von
Beschichtungen oder Belägen von Oberflächen mittels Trockeneis (CO₂), die zumin
dest eine Strahlanlage mit einem Vorratsbehälter zum Eindosieren von CO₂-Pellets in
einen Gasstrom und eine Strahldüse zur Beschleunigung von CO₂-Pellets auf die zu
bearbeitende Oberfläche umfaßt.
Dabei geht es auch um das Entfernen von Beschichtungen oder Belägen von
Oberflächen empfindlicher Materialien. Beispiele für
derartige empfindlichen Stoffe sind Holz Kunststoffe (z. B. Kunststoffschäume), Natur
stein (z. B. Sandstein), Klinker und dergleichen gegen Abrieb anfällige und/oder poröse
Stoffe.
Es werden mit der Erfindung verschiedenste Beläge (z. B. Ruß, Moos, Ablagerungen
von Luftschadstoffen) und auch insbesondere hochviskose Beschichtungen ange
sprochen. Hierunter werden im Rahmen der Erfindung insbesondere Beschichtungen
aus Wachs, aus einer wachsartigen Substanz, aus nicht schlagfesten oder nicht
schlagzähen Anstrichen oder Lacken, Beschichtungen auf Leimbasis und/oder
dergleichen verstanden. Zu den Wachsen oder wachsartigen Substanzen werden
dabei alle Stoffe mit den für Wachse typischen verarbeitungstechnologischen
Eigenschaften gezählt. Derartige Stoffe sind bei Zimmertemperatur knetbar fest bis
brüchig hart, grob bis feinkristall, oberhalb einer Temperatur von etwa 40°C ohne
Zersetzung schmelzend, schon wenig oberhalb des Schmelzpunktes verhältnismäßig
niedrigviskos und/oder in ihrer Konsistenz stark temperaturabhängig.
Die Entfernung der genannten Beschichtungen oder Beläge von Oberflächen, bei
spielsweise aus Holz, hat sich insbesondere im Zusammenhang mit der Bearbeitung
von großen Flächen als außerordentlich schwierig, mühsam oder umständlich
erwiesen. Die auftretenden Probleme werden im folgenden anhand des Beispiels der
Entwachsung von Parkettböden aufgezeigt.
Parkettböden sind in der Regel mit einer bis zu 5 mm dicken Wachsschicht überzogen.
Die Entfernung der Wachsschicht vom Parkett oder Reinigung des Parketts von im
Wachs eingelagertem Schmutz ohne eine Beschädigung des Parketts ist insbeson
dere bei historischen Parkettböden erforderlich. Die Bearbeitung durch abrasive
Strahlmittel oder mechanische Hilfsmittel führt unweigerlich zu Beschädigungen des
Parketts und scheidet daher aus. Der Einsatz von Lösemitteln ist ebenfalls problema
tisch, da Lösemittel den Schmutz besser als das Wachs "mobilisieren", was gerade zu
einer Sammlung des Schmutzes im Parkett führt. Außerdem wird dadurch Wachs
unter die Parkettfläche getragen, was Anhebungen des Parketts verursachen kann.
Neben den aufgezählten Möglichkeiten bietet sich grundsätzlich die Alternative des
Einsatzes von Trockeneis als reinigendes Strahlmittel an. In diesem Fall wird festes
Kohlendioxid (CO₂) in Form von komprimierten, in der Regel reiskorngroßen Pellets
eingesetzt. Diese CO₂-Pellets werden in einer Strahlanlage in einen Gasstrom
eindosiert, mit dem Gasstrom zu einer Strahldüse gefördert und durch die Strahldüse
auf die zu bearbeitende Oberfläche geleitet. Die Strahldüse ist dabei in der Regel in
einer Strahlpistole eingebaut. Die Strahldüse ist im Zusammenhang mit der Erfindung
als Strahldüse in weiterem Sinne zu verstehen, so daß hiervon auch beispielsweise ein
offenes Schlauchende umfaßt ist. Die Pellets prallen mit hoher Geschwindigkeit auf die
zu bearbeitende Oberfläche auf. Bei Reinigungsversuchen mit CO₂-Pellets an
Holzoberflächen wurden jedoch durch die Schmutz-bzw. Wachsentfernung verursach
te Oberflächenschäden festgestellt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art anzugeben, welche eine wirksame, aber gleichwohl ma
terialschonende Entfernung von Beschichtungen oder Belägen von Oberflächen
und/oder eine ebensolche Reinigung der Oberflächen gewährleisten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für das Verfahren dadurch gelöst, daß die CO₂-Pellets
zwischen Vorratsbehälter der Strahlanlage und dem Austritt aus der Strahldüse
zerkleinert werden.
Überraschenderweise wurde nämlich festgestellt, daß die Oberflächenschäden bei der
Behandlung mit CO₂-Pellets durch den Anteil der größeren Pellets im Strahl verursacht
wurden. Üblicherweise werden Trockeneis-Pellets in einem Pelletierer hergestellt.
Hierzu wird flüssiges Kohlendioxid in den Pelletierer eingespritzt, durch Entspannung
in Trockeneis (Schnee) überführt, zu einem "Kuchen" komprimiert und schließlich
durch eine Matrize gepreßt. Als Resultat entstehen etwa reiskorngroße
CO₂-Pellets mit
einer gewissen Größenverteilung. Das so hergestellte Granulat weist typischerweise
Mittelwerte von einer Länge von 8 mm und einem Durchmesser von 3 mm auf.
Die Reinigungsleistung von CO₂-Pellets basiert ebenso wie bei anderen Strahlmitteln
wie Wasser, Sand und Kunststoffgranulat auf der kinetischen Energie der einzelnen
Strahlmittelteilchen. Darüber hinaus weist Trockeneis-Granulat spezielle physikalische
Eigenschaften auf, die zusätzlich die Reinigungswirkung erhöhen. Die
CO₂-Pellets
besitzen eine Temperatur von etwa -78°C, wodurch eine schockartige Abkühlung der
zu behandelnden Oberfläche bewirkt wird. Resultierende thermische Spannungen
lockern den Verbund zwischen Beschichtung bzw. Belag und Oberfläche. Eine ge
steigerte Reinigungsleistung wird außerdem durch Haftminderung infolge von Erstar
rung und Verspröden erzielt. Die Sublimation des CO₂ bedeutet eine explosionsartige
Volumenvergrößerung etwa um den Faktor 600, was zu einem Absprengen oder Ab
blasen der Beschichtungen und Beläge führt.
Die Bearbeitung mit CO₂-Pellets verläuft rückstandsfrei, da das sublimierte gasförmige
CO₂ problemlos entweichen kann. CO₂-Pellets weisen eine Härte vergleichbar der von
Gips auf, weshalb empfindliche Oberflächen geschont werden und weshalb beim
Bestrahlen mit CO₂-Pellets keine oder nur eine geringe Abrasivität vorliegt, während
dies aber beispielsweise beim Einsatz von Sand nicht der Fall wäre.
Die erfindungsgemäße Zerkleinerung der CO₂-Pellets führt zu einer verringerten mitt
leren kinetischen Energie der auf die Oberfläche auftreffenden CO₂-Pellets, da die
Größenverteilung der CO₂-Pellets zu kleineren Werten verschoben wird. Auf diese
Weise läßt sich die oberflächenschonende Bearbeitung und/oder Reinigung erklären.
Einer Bearbeitung und Reinigung ohne Beschädigung des Parketts kommt jedoch
gerade bei der Entwachsung von insbesondere historischen Parkettböden eine große
Bedeutung zu.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich der
Vorrichtung dadurch gelöst, daß diese Vorrichtung Mittel zum Zerkleinern der CO₂-
Pellets zwischen Vorratsbehälter der Strahlanlage und dem Austritt aus der Strahldüse
umfaßt. Mittel zum Zerkleinern der CO₂-Pellets sind also innerhalb der Vorrichtung bis
zum Austritt aus ihr vorgesehen.
Eine Möglichkeit der erfindungsgemäßen Zerkleinerung der CO₂-Pellets bietet eine
mechanische Beanspruchung der CO₂-Pellets an der Innenfläche eines Schlauches,
der üblicherweise die Strahlanlage mit der Strahlpistole bzw. Strahldüse verbindet und
zur Beförderung der CO₂-Pellets über einen Gasstrom dient. Die mechanische Bean
spruchung der CO₂-Pellets an der Innenseite des vorzugsweise biegsamen Schlau
ches kann durch eine Oberfläche der Schlauchinnenseite mit erhöhter Rauhigkeit oder
Struktur verstärkt werden. Die Rauhigkeit oder Struktur sollte vorzugsweise etwa in der
Größenordnung der Pelletgröße liegen. Gute Ergebnisse konnten beispielsweise mit
einem Wellrohrschlauch erzielt werden. Hierbei bewirkt die Wellrohrstruktur der
Schlauchinnenseite eine Zerkleinerung der CO₂-Pellets. Daher ist die Verwendung
eines Wellrohrschlauches ohne Abdeckung der Wellrohrstruktur (etwa durch einen
glatten Innenschlauch oder Innen-"Liner") zu empfehlen.
Eine zusätzliche oder auch alternative Möglichkeit der erfindungsgemäßen Zerkleine
rung bietet eine Ablenkplatte am Strahlaustritt der Strahldüse, mit welcher der Strahl
der CO₂-Pellets am Austritt aus der Strahldüse umgelenkt wird. Bei diesem Abprallen
von der Ablenkplatte werden die CO₂-Pellets zerkleinert. Der Reinigungsvorgang durch
die CO₂-Pellets bzw. die Zerkleinerung mit Hilfe der Ablenkplatte sind besonders
effektiv, wenn als Strahldüse eine Flachstrahldüse eingesetzt wird.
Die CO₂-Pellets können aber auch ausschließlich oder zusätzlich an von den Pellets
umströmten Einbauten, insbesondere Gitter und/oder Messer, zerkleinert werden.
Diese Einbauten können in der Strahlanlage, in der Strahlpistole bzw. der Strahldüse
und/oder im Schlauch zwischen Strahlanlage und der Strahlpistole bzw. der Strahldüse
vorgesehen sein.
Die aufgezählten erfindungsgemäßen Möglichkeiten der Zerkleinerung sind deshalb so
vorteilhaft, weil sie die Möglichkeit einer definierten Zerkleinerung bieten. So kann eine
gewünschte Größenverteilung eingestellt werden. In Ausgestaltung der Erfindung
werden die CO₂-Pellets auf eine mittlere Größe von 10 µm bis 1 mm zerkleinert.
In Weiterbildung der Erfindung wird ein Strahldruck der CO₂-Pellets von bis zu 16 bar
absolut, vorzugsweise von 1,5 bis 5,2 bar absolut eingestellt. Strahldrücke von 1,5, 2,
3, 4, 5, 7, 10, 13 und 15 bar wurden erprobt.
Es hat sich ferner gezeigt, daß eine effektive Reinigung ermöglicht wird, wenn die
CO₂-Pellets unter einem Auftreffwinkel von 10 bis 60°, vorzugsweise von 20 bis 50°
auf die zu bearbeitende Oberfläche auftreffen. Versuche wurden hier mit Auftreff
winkeln von 15, 25, 35, 45 und 55° durchgeführt.
Eine weitere Möglichkeit, das erfindungsgemäße Verfahren zu optimieren, besteht
darin, daß die freie Strahllänge zwischen Strahldüse und der zu reinigenden Ober
fläche auf einen Abstand von 10 bis 80 mm, vorzugsweise von 20 bis 50 mm begrenzt
wird. Die freie Strahllänge wird vorteilhafterweise in Abhängigkeit von der Art und
Zusammensetzung der zu bearbeitenden Beschichtungen oder Belägen geeignet
gewählt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird die Strahldüse mit einer Bewegungsrichtung parallel zur Faser des Ober
flächenmaterials (z. B. des Holzes) und/oder entgegen der Austrittsrichtung des CO₂-
Pellet-Strahles bewegt. Ein derartiges Vorgehen bewirkt eine besonders material
schonende Bearbeitung.
Mit Vorteil wird die zu bearbeitende oder zu reinigende Oberfläche vom Strahl der
CO₂-Pellets mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 10 m pro Minute, vorzugsweise von 2
bis 8 m pro Minute überstrichen. In Abhängigkeit von dieser Überstreichgeschwindig
keit wird bei einem bestimmten Massenstrom an CO₂-Pellets die auf die behandelte
Oberfläche übertragene Kälte festgelegt. Die Art, die Zusammensetzung und die
Dicke der Beschichtungen oder Beläge, aber auch die Materialart der Oberfläche wie
beispielsweise die Holzart beeinflussen, welche Geschwindigkeit im Einzelfall geeignet
ist.
Der Gasstrom zur Förderung der CO₂-Pellets kann aus jedem geeigneten Gas oder
Gasgemisch zusammengesetzt sein. In der Regel wird zur Versorgung der Strahl
anlage Druckluft, beispielsweise mit einem Druck von 5 bis 20 bar, mit einem Taupunkt
von 5°C oder trockener, eingesetzt. Die CO₂-Pellets werden dem Luftstrom zudosiert,
mit Hilfe des Luftstromes durch die Strahldüse gefördert, auf eine Geschwindigkeit von
bis zu 300 m/s beschleunigt und auf die zu reinigende Fläche geleitet.
Üblicherweise kann über ein Steuerung die Bearbeitungs- bzw. Reinigungsleistung
(Fläche pro Zeit) an die jeweiligen Erfordernisse angepaßt werden.
Claims (18)
1. Verfahren zur Entfernung von Beschichtungen oder Belägen von Oberflächen
mittels Trockeneis (CO₂), wobei CO₂-Pellets in einer Strahlanlage aus einem
Vorratsbehälter in einen Gasstrom eindosiert, mit dem Gasstrom zu einer Strahl
düse gefördert und durch die Strahldüse auf die zu bearbeitende Oberfläche ge
leitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die CO₂-Pellets zwischen Vorrats
behälter der Strahlanlage und dem Austritt aus der Strahldüse zerkleinert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die CO₂-Pellets durch
Wechselwirkung mit der innerseitigen Oberfläche eines Schlauches zwischen der
Strahlanlage und der Strahldüse zerkleinert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schlauch mit einer
rauhen oder strukturierten Oberfläche eingesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
CO₂-Pellets am Strahlaustritt der Strahldüse über eine Ablenkplatte umgelenkt
werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
CO₂-Pellets an von den Pellets umströmten Einbauten zerkleinert werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
CO₂-Pellets auf eine mittlere Größe von 10 µm bis 1 mm zerkleinert werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Strahldruck bis zu 16 bar absolut eingestellt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strahldruck von
1,5 bis 5,2 bar absolut eingestellt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
CO₂-Pellets unter einem Auftreffwinkel von 10 bis 60° auf die zu bearbeitende
Oberfläche auftreffen.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
freie Strahllänge zwischen Strahldüse und der zu reinigenden Oberfläche
zwischen 10 und 80 mm beträgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Strahldüse mit einer Bewegungsrichtung parallel zur Faser des Oberflächen
materials und/oder entgegen der Austrittsrichtung des Strahles bewegt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
zu reinigenden Oberflächen vom Strahl der CO₂-Pellets mit einer Geschwindigkeit
von 1 bis 10 m pro Minute überstrichen wird.
13. Vorrichtung zur Entfernung von Beschichtungen oder Belägen von Oberflächen
mittels Trockeneis (CO₂) umfassend zumindest eine Strahlanlage mit einem
Vorratsbehälter zum Eindosieren von CO₂-Pellets in einen Gasstrom und eine
Strahldüse zur Beschleunigung von CO₂-Pellets auf die zu bearbeitende
Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung Mittel zum Zerkleinern
der CO₂-Pellets zwischen Vorratsbehälter der Strahlanlage und dem Austritt aus
der Strahldüse umfaßt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung
einen Schlauch zur Beförderung der CO₂-Pellets zur Strahldüse aufweist,
auf
seiner Innenseite eine rauhe oder strukturierte Oberfläche besitzt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch aus
einem Wellrohrschlauch besteht.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Ablenkplatte zum Umlenken der CO₂-Pellets am Austritt aus der Strahldüse
angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß
Einbauten zur Zerkleinerung der Pellets in der Strahlanlage, im Schlauch zur
Beförderung der CO₂-Pellets, in der Strahldüse oder in einer Strahlpistole
angeordnet sind.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß
die Strahldüse als Flachstrahldüse ausgebildet ist.
Priority Applications (1)
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