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Verfahren zur Reinigung von Fahrzeugen
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Die Erfindung betrifft ein Druckwaschverfahren zur Reinigung von Fahrze-ugen
unter Verwendung einer Reinigungsflotte, in der neben-härtebeständigen Tensiden
ein feinteiliges Aluminiumsilikat- -suspendiert ist.
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~Die gewerbliche Reinigung von Fahrzeugen erfolgt nach dem heutigen
Stand der Technik entweder durch rotierendeBürsten oder durch Druckreinigung. Im-ersten
Falle -wird die Reinigungslösung durch rotierende Bürsten auf dem Fahrzeug verteilt
und so eine mechanische Wirkung vor allem zur Entfernung des Mikroschmutzes ausgeübt.
Im zweiten Falle, vorwiegend-#bei kleineren Waschanlagen wird die Reinigungslösung
mit einer Lanze unter hohem Druck auf die zu reinigende Fläche aufgesprüht, wobei
auf eine weitere Mechanik verzichtet wird. Allerdings wird dabei der Mikroschmutz
nicht vollständig entfernt.
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Es wurde nun gefunden, daß eine weitgehende Entfernung des Mikroschmutzes
auch nach dem Druckwaschverfahren möglich ist, wenn der Reinigungs#lösung bestimmte
Feststoffe zugesetzt werden. Die Anforderungen an derartige Feststoffe sind sehr
hoch, weil einerseits eine relativ große mechanische Wirkung vorausgesetzt wird,
andererseits Schäden am Lack unbedingt vermieden werden müssen.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Druckwascherfahren zur Reinigung
von Fahrzeugen, das die gestellten Anforderungen
hinsichtlich Schmutzentfernung
und Lackschonung voll erfüllt.
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Das Verfahren ist gekennzeichnet durch die Verwendung einer wäßrigen
Reinigungsflotte, in der ein härtebeständiges Tensid und ein feinteiliges, ein Calciumbindevermögen
von So - 200, insbesondere von 80 - 175 mg CaO/g wasserfreier Aktivsubstanz aufweisendes
Aluminiumsilikat der allgemeinen Formel (Kat2/nO)x#Al2O3 (sio2)y suspendiert ist,
worin Kat ein nicht oberflächenaktives, zum Austausch mit Calcium befähigtes Kation
der Wertigkeit n, x eine Zahl von o,7 - 1,5, insbesondere o,9 - 1,3 und y eine Zahl
von o,8 - 6, insbesondere von 1,3 - 4,o bedeuten. Kat ist bevorzugt Natrium, es
kommen aber auch Wasserstoff, Lithium, Kalium, Ammonium oder Magnesium sowie die
Kationen wasserlöslicher organischer Basen, z. B. solche von primären, sekundären
oder tertiären Aminen bzw. Alkylolaminen mit höchstens 2 C-Atomen pro Alkylrest
bzw. höchstens 3 C-Atomen pro Alkylolrest infrage.
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Die Herstellung der Aluminiumsilikate erfolgt durch gegenseitige Fällung
von wäßrigen Aluminat- und Silikatlösungen in den der Formel entsprechenden Mengenverhältnissen.
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Besonders bevorzugt werden solche Aluminiumsilikate, die mit härtebeständigen
Tensiden modifiziert sind. Derartige Produkte werden erhalten, wenn bei der Fällung
härtebeständige Tenside zugegen sind. Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen,
die Tenside der Silikatlösung zuzugeben, sowie die tensidhaltige Silikatlösung bei
der Fällung vorzulegen und die Aluminatlösung einzumischen. Man erhält jedoch auch
bei umgekehrter Verfahrensweise brauchbare Ergebnisse. Der Gehalt an Tensiden beträgt
o,1 - -3o, vorzugsweise o,5 - 20 Gew.-g, bezogen auf die Summe aus Tensid und wasserfreiem
Aluminiumsilikat. Derartige Produkte sind in der Deutschen Patentschrift .... .....
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(Patentanmeldung P 25 44 605.3) beschrieben.
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Durch die Bildung der wasserunlöslichen Aluminiumsilikate in Gegenwart
von Tensiden ist es möglich, die Teilchengröße der Aluminiumsilikate sehr klein
zu halten. Diese liegt im wesentlichen unterhalb 3o,u und kann bis in den Bereich
echter Kolloide herabreichen. Aus diesem Grunde sind die sich bildenden Suspensionen
außerordentlich stabil und neigen nicht zum Absetzen oder Ausflocken. Die Produkte
sind röntgenamorph.
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Unter ~härtebeständigen Tensiden werden wasserlösliche organische
Substanzen verstanden, die die Oberflächenspannung wäßriger Lösungen auch in geringen
Konzentrationen und bei Anwesenheit gelöster Härtebildner merklich herabsetzen.
Als solche kommen anionische, kationische, zwitterionische oder nichtionische Tenside
in Betracht. Es handelt sich dabei um polar gebaute Verbindungen, die im Molekül
wenigstens einen hydrophoben organischen Rest und wenigstens eine wasserlöslich
machende Gruppe enthalten. Bei dem hydrophoben Rest handelt es. sich meist um einen
aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 26, vorzugsweise lo bis 22 und insbesondere
12 bis 18 C-Atomen oder um einen alkylaromatischen Rest mit 6 bis 18, vorzugsweise
8 bis 16 aliphatischen C-Atomen.
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Als anionische Tenside kommen besonders wasserlösliche Salze vom Sulfonst-
oder- Sulfattyp infrage, wie z. B. Alkylbenzolsulfonate (09 bis C15-Alkyl), Gemische
aus Alken- und Hydroxyalkansulfonaten, Ester von a-Sulfofettsäuren, Schwefelsäuremonoester
primer oder sekundärer Alkohole (z.B. aus Kokosfettalko#holen, Talgfettalkoholen
oder Oleylalkohol)oder sulfatierte Anlagerungsprodukte von 1 - 8 Mol Äthylenoxid
an Kokos-oder Talgfettalkohole, an Oleylalkohol oder an sekundäre Alkohole mit 8
- 18, vorzugsweise 12 - 18 C-Atomen.
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Geeignete kationische Tenside sind insbesondere quaternäre Ammoniumbasen,
die außer dem bzw. den hydrophoben Resten noch an den basischen Stickstoff gebundene
niedere, 1 - 4 C-Atome enthaltende Alkylreste, 2-4 C-Atome enthaltende Alkylolreste
oder aromatische Reste wie z. B. Phenyl- oder Benzylreste enthalten, z. B. Talgalkylpyridiniumchlorid
oder Dodecyldimethylbenzyl-ammoniummethosulfat.
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Als zwitterionische Tenside kommen insbesondere solche vom Betain-,
Sulfatbetain- oder Sulfobetaintyp in Betracht, wie z. B. Kokosfettsäureamidopropyldimethylaminoessigsäurebetain,
Talgalkyldimethylammonium-hydroxypropylsulfat oder Talgalkyldimethylammoniumalkansulfonat.
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Nichtionogene Tenside werden bevorzugt verwendet. Als solche kommen
nichtionische Fettalkoholpolyglykoläther, Alkylphenolpolyglykoläther, Fettacylpolyglykolester,
oxäthylierte Fettsäureamide und oxäthylierte Alkansulfonamide mit den entsprechenden
hydrophoben Resten sowie äthoxylierte Polypropylenglykole, in denen die Polypropylenglykolkette
als hydrophober Rest fungiert, in Betracht. Geeignet sind ferner die von Mono- oder
Diäthanolamin oder anderen Polyhydroxyalkylaminen abgeleiteten Fettsäurealkylolamide.
Schließlich können als nichtionogene Tenside auch kapillaraktive Amin oxide verwendet
werden.
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Typische Beispiele für entsprechende nichtionische Tenside sind Laurylalkohol-8
AO, Kokosalkohol-12 ÄO, C12/C111-synth.-Fettalkohol-9 A0, Oleyl-/Cetylalkohol-1o
O, Talgalkohol-14 AO, C13/C15-Oxoalkohol-9 A0 und C1#/C15-sek.-Alkohol-9 00; ferner
n-Octylphenol-9 KO, Nonylphenol- lo O, Dodecylpheno5-12 .[Q Diisobutylphenol-9
ÄO, Kokosfettalkohol-1o Ä0-20 PrO. Dabei bedeuten 'Adlt Mole Äthylenoxid, "PrO"
Mole Propylenoxid.
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Als äthoxylierte Polypropylenglykole kommen solche mit io - loo Propylenglykoleinheiten
und 20 - 250 Athylenglykoleinheiten in Betracht. Ein Beispiel für ein brauchbares
Fettsäurealkylolamid ist die Verbindung Kokosfettsäurediäthanolamid. Geeignete Aminoxid-Tenside
sind beispielsweise die Verbindungen Lauryldimethylaminoxid, Myristyldiäthylaminoxid,
Cetyl-dihydroxyäthylaminoxid, N-Dodecylmorpholinoxid, 1-Hydroxyäthyl-2-octadecyl-imidazolinoxid,
Cocosfettsäureamidopropyldimethylaminoxid.
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Die gefällten Aluminiumsilikate besitzen eine amorphe oder mikrokristalline
Struktur und besitzen ein besonders hohes Adsorptionsvermögen für Schmutzstoffe
und die Härtebildner des Wassers. Man erzielt insbesondere mit den in Gegenwart
von Tensiden gefällten Aluminiumsilikaten eine ausgezei#chnete Reinigungswirkung.
Durch Zusatz von weiteren Tensiden läßt sich ein spezieller Ablaufeffekt auf den
gereinigten Oberflächen erzielen, wodurch ein schnelles Trocknen ohne Streifen und
Schleierbildung ermöglicht wird. Beispiele für besonders geeignete Tenside sind,
nichtionische Athylenoxide oder Athylenoxid-Propylenoxid-Addukte an höhere Fettalkohole
oder Alkylphenole. #ur Verstärkung der Reinigungswirkung können- übliche Waschmittelzusätze,
wie Alkalipolyphosphate, Alkalisilikate, Soda oder dgl. sowie Lackpflegemittel-zugesetzt
werden.
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Die Produkte werden in der Reinigungsflotte in einer Menge von o,o5
bis 6 g/l Aluminiumsilikat und o,o5 bis 6 g/l Tensid eingesetzt. Sie können mittels
üblicher Sprühanlagen unter einem Druck von 5 - 50 bar und bei einer Temperatur
von- 2o - 800 C versprüht werden.
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Das Verfahren eignet sich insbesondere zur Reinigung von Fahrzeugen
mit lackierten Oberflächen wie Kraftwagen oder Schienenfahrzeugen. Das eingesetzte
Aluminiumsilikat besitzt neben- wasserenthärtenden - Eigenschaften eine milde Abrasivwirkung,
die die Entfernung festhaftender Schmutzschichten begünstigt, ohne den Lack nennenswert
anzugreifen. Bevorzugt werden - je nach Wasserhärte und Verschmutzungsgrad -o,1-
- 3 g/l Aluminiumsilikat in der Reinigungsflotte eingesetzt. Die Reinigungslösungen
können nach Abtrennen der Schmutzstoffe und des mit Härtebildnern und Schmutzstoffen
beladenen Aluminiumsilikates wieder in den Kreislauf zurückgeführt werden. Der Verbrauch
beträgt pro Personenkraftwagen etwa o,3 - o,8 kg Aluminiumsilikat.
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Der Reinigungsvorgang erfolgt mit Hilfe von üblichen Hochdrucksprühanlagen,
entweder von Hand mittels Sprühlanze oder mittels stationärer Anlagen, z. B. mittels
Düsenbogen. Zweckmäßigerweise werden eine Vorwäsche zum Aufweichen des Schmutzes,
eine Hochdruckwäsche mit 5 - 50 atü als llauptreinigungsgang und eine Nachwäsche
mit enthärtetem Wasser hintereinandergeschaltet'.
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Die Waschgänge können bei erhöhter Temperatur, zweckmäßig 30 - 500
C, durchgeführt werden. Eine besonders vorteilhaft gestaltete Hochdruck-Re inigungs
anlage mit Wasserrückführung und mehrfacher Ausnutzung der Reinigungsflotte ist
in Beispiel 4 beschrieben.
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Beispiel 1 lo g Kokosfettsäurediäthanolamid wurden mit 290 g destilliertem
Wasser und 190 g Wasserglas (25 %ig, SiO2 : Na20 4 4 : 1) vermischt. 55 g Natriumaluminat
wurden in 16o g destilliertem Wasser gelöst und zu der Mischung dazu gegeben. Anschließend
wurde dazu ein Gemisch aus 3 g Nonylphenol+ 20 Äthylenoxid und 7 g Nonylphenol+
9 Äthylenoxid, lo Propylenoxid gegeben. Eine 4 %ige Suspension dieser Produkte wurde
auf 70 - 800 C erwärmt und in einem Hochdruckreinigungsgerät zur Reinigung verschiedener
PKW eingesetzt.
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Als Vergleichsprodukt wurde unter den gleichen Bedingungen ein Handelsprodukt
auf der Basis von 70 % Phosphats lo % nichtionischem Tensid eingesetzt.
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Unter diesen Versuchsbedingungen wurde mit dem feststoffhaltigen Produkt
eine einwandfreie Reinigung erzielt, während bei den mit dem löslichen Produkt behandelten
Teilen deutliche Schmutzrückstände zurückblieben. Insbesondere konnten mit dem Handelsprodukt
fettige Vers#hmutzungen an den Stoßstangen nicht vollständig entfernt werden.
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Beispiel 2 lo g Kokcsfettsäureamidopropyl-dimethyl-aininoessigsäure-Betain
wurden in 594,2 g destilliertem Wasser unter Rühren gelöst.
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Danach wurden 180,8 g Wasserglas (25 %ig, Si0 : Na 2 20 : 11 : 1)
eingerührt und bis zur Homogenität weitergerührt. 55,o g Natriumaluminat wurden
in 160,o g destilliertem Wasser gelöst und in die Mischung eingerührt. Anschließend
wurde noch 3o Minuten weitergerührt und mit konz. HCl auf einen pH-Wert von 7,5
eingestellt, 20 g dieses Produktes wurden mit o,7 g Nonylphenol* 9 Athylenoxid+
wo Propylenoxid und o,3 g Nonylphenol 20 Xthylenoxid vermischt. Mit diesem Produkt
wurden Reinigungsversuche an Automobilen unter folgenden Bedingungen durchgeführt:
Druck:
20 bar Temperatur: 400 C Anwendungskonzentration: 2,5 % Auch unter diesen Bedingungen
wurde eine vollständige Reinigung erzielt.
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Beispiel 3 lo g Kokosfettsäureamidopropyl-dimethyl-aminoxid wurden
in 594,2 g destilliertem Wasser unter Rühren gelöst. Danach wurden 180,8 g Wasserglas
(25 %ig, SiO2 : Na20 = 11 : 1) eingerührt und bis zur Homogenität weitergerührt.
55,o g Natriumaluminat wurden in 16ovo g destilliertem Wasser gelöst und in die
Mischung eingerührt. Anschließend wurde 3o Minuten weitergerührt und mit konz. HC1
auf einen pH-Wert von 7,5 eingestellt.
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50 g dieses Produktes wurden mit 5 g Kokosfettalkoholt lo Äthylenoxid+
20 Propylenoxid vermischt. Es wurden Druckreinigungsversuche bei 48 bar, 40° C und
2 %iger Ansatzkonzentration an Eisenbahnwaggons durchgeführt. Unter diesen Bedingungen
wurde im Gegensatz zum Vergleichsprodukt des -Beispiels 1 eine vollständige Reinigung
erzielt.
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Mit allen e#ingesetzten Produkten wurden an einer Reihe Versuchsblechen
Versuche bis zu einer lo-fachen Anwendungskonzentration durchgeführt, dabei konnte
keine Beschädigung an den Lacken festgestellt werden.
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Beispiel 4 Eine vorteilhafte Ausgestaltung einer Druckreinigungsanlage,
in der Personenkraftwagen unter Einsatz von Aluminiumsilikat enthaltenden Reinigungsflotten
gereinigt werden, umfaßt die Reinigungsstufen Vorwäsche, Druckwäsche und Nachwäsche
nach dem in Abb. 1 skizzierten Verfahrensschema:
Stadt- oder Brauchwasser
durchläuft einen Durchlauferhitze-r (elektrisch betrieben, öl- oder dampfbeheizt)
und wird auf ca. 3o - O C erwärmt. Das Wasser gelangt in den Aus#tauscher/-Separator,
in dem Aluminiumsilikat zwecks Wasserent#härtung zugemischt wird (je nach Wasserhärte
o,ol - 3 gil Aluminiumsilikat). Durch ein Rührwerk wird für-eine gleichmäßige Suspendierung
der Festsubstanz gesorgt. Das Aggregat verfügt entweder über eine permeable, regenerierbare
Membran, durch die das enthärtete Klarwasser in die Nachbarkammer diffundieren kann,
oder über einen Hydrozyklon-Separator zur Trennung in eine feststoffarme und eine
feststoffreiche Phase.
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Das Klarwasser wird über ein Auffanggefäß gesammelt, durchläuft die
Nachwascheinrichtung des Waschsystems und wird# nach Passieren eines Grob- und ölabscheiders
in den Durchlauferhitzer zurückgeführt und gelangt zurück in den Austauscher/Separator.
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Das Mengenverhältnis Frischwasser zu Rückführungswasser aus der Nachwäsche
kann bei stationären Verhältnissen zwischen 1 : 1 und 1 : lo je nach durchschnittlichem
Restverschmutzungsgrad des zu reinigenden Objektes liegen.
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Die feststoffhaltige Phase aus dem Austauscher oder dem Hydrozyklon
gelangt in einen Sammelbehälter mit Rührwerk.
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Hier wird# die Suspension entsprechend dem Zulauf aus dem Separator
zusätzlich mit einem nicht- oder schwachschäumendem Netzmittel versetzt und die
o,o1 - 3 %ige Aluminiumsilikat-Aufschlämmung über einen Druckverdichter auf 5 -
So atü gebracht und zur Vorwäsche und/oder Druckwäsche gepumpt.
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Bei der Vorwäsche wird die zu reinigende Fläche mit Reinigungslösung,
die über einen U-förmigen Düsenbogen aufgetragen wird, besprüht.
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Bei der zeitlich nachgeschalteten Druckwäsche wird durch geeignete
Vorrichtungen ein gleichfalls U-förmiger, möglichst flexibler Düsenkranz in geringen
Abstand von der zu reinigenden Fläche gebracht und über geeignete Düsen e#in harter,
die #gesamte
Fläche einschließlich aller Verwerfungen gut abdeckender
Flüssigkeitsstrahl aufgebracht. Die Aluminiumsilikat-Suspension wirkt unter den
gegebenen Druckverhältnissen schwach abrasiv, sie trägt den Oberflächenschmutz vollständig
ab, ohne daß hierbei Lackschäden auftreten können. Der Pigmentschmutz wird überwiegend
am Feststoff adsorptiv gebunden. Pro PKW werden etwa 300 -600 1 Reinigungslösung
verbraucht.
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Die ablaufende Suspension aus Vor- und Hauptwäsche wird in einem Sammler
vereinigt und durchläuft einen Schmutz-/ölabscheider, der in eine schmutz- und ölreiche
Phase (zum Kanal/Abwasseraufbereitungsanlage) und eine schmutzarme Suspension auftrennt.
Das Mengenverhältnis beider Phasen liegt im stationären Betriebszustand zwischen
1 : 5 bis 1 : 20. Die Suspension wird ggf.
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über einen Durchlauferhitzer auf 30 - O C gebracht und in den Sammelbehälter
gepumpt.
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Nach dieser Form der Ausgestaltung ergeben sich je ein Kreislauf für
Nachwäsche (entsalztes Wasser) und Vor- bzw. Druckwäsche (Suspension) bei gleichzeitiger
Rückführung zur Mehrfachverwendung der jeweiligen Flotte im Gegenstromprinzip.
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Der Vorteil des hier beschriebenen Systems liegt in dem geringen Bedarf
an Wasser, Tensid und Aluminiumsilikat (Gesamtverbrauch pro PKW: ca. 30 - 60 1 Wasser,
o,3 - o,7 kg Aluminiumsilikat, 5 - lo-g Tensid; 500 - 2.ooo kcal Wärmeenergie ohne
R#ckgewinnung), der Möglichkeit einer weitgehenden Automatisierung der Anlage, dem
Fortfall separater Wasserenthärtungsanlagen, und dem Fortfall rotierender Reinigungsbürsten,
die nicht nur ständig ausgebessert und gewartet werden müssen und Ursache für vielfältige
Beschädigungen am PKW (Spiegel, Antenne, Gepäckständer, Lampen o.ä.) sind, sondern
auch einen nur beschränkten Reinigungseffekt an schlecht zugänglichen oder schwierig
geformten Oberflächen aufweisen können und darüber hinaus häufig Lackschäden verursachen.
Die bei der Bürstenreinigung unumgangliehe manuelle Nachreinigung komplex geformter
Flächen kann bei der Drückreinigung vermieden werden.