DE3814192A1 - Verfahren und vorrichtung zur entfernung von beschichtungen auf kunststoff-laminaten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein abrasives Verfahren zur Ent­ fernung von Beschichtungen, wie Farbschichten, Dekorfil­ men, Overlays von Kunststoff-Oberflächen, insbesondere Kunststoff-Laminaten. Die Erfindung bezieht sich weiter­ hin auf eine Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens.

Unter Kunststoff-Laminaten werden mehrschichtige Form­ stücke aus Trägermaterialien, wie Glasfaser-, Kohlen­ stoffaser- oder Kunststoffaser-Geweben verstanden, die mit Bindemitteln (Laminierharzen) wie Epoxid-, Melamin- Harzen, Thermoplasten usw. verklebt sind. Derartige Lami­ nate werden verwendet für technische Zwecke, insbesondere für den Flugzeug-, Fahrzeug- und Bootsbau, jedoch auch für Sportgeräte, z. B. Skier, für Möbel und dergleichen. Beispielsweise bestehen die Laminate aus mehreren Lagen Kernfilm und einem Dekorfilm auf Aminoplastharzbasis als Oberflächenschicht und gegebenenfalls einem zusätzlich über den Dekor verpreßten, transparenten oder eingefärb­ ten Overlay. Die Laminate werden durch schichtweises Auftragen der harzgetränkten Trägerstoffe hergestellt.

Ein typisches Anwendungsbeispiel derartiger Laminate sind Hubschrauber-Rotorblätter, bei denen die Trägermateria­ lien bis in den Außenbereich und dort nur von einer relativ dünnen Deckschicht aus Kunststoff überdeckt sind. Die Deckschicht wiederum ist überzogen von einem Anstrich oder einem Dekorfilm. Nach einer gewissen Einsatzzeit, jedoch auch bei Beschädigungen, müssen die Hubschrauber- Rotorblätter von der Beschichtung befreit werden. Hierzu bediente man sich bisher in erster Linie eines manuellen Verfahrens, d. h. mit Schleifblöcken oder Schleifschwäm­ men wurde die Oberfläche manuell abgerieben, bis die Be­ schichtung entfernt war. Hier ergaben sich im wesentli­ chen Probleme, die einmal in der hohen Arbeitsintensität lagen, dann in der gesundheitlichen Gefährdung durch die abgeriebenen Stäube. Schließlich ergaben sich im militä­ rischen Bereich Probleme dadurch, daß die teilweise hoch­ empfindlichen Teile mutwillig beschädigt wurden, wobei diese Beschädigungen praktisch nicht entdeckt werden konnten.

Es ist daher schon versucht worden, ein abrasives Verfah­ ren mit Hilfe von abrasiven Teilchen durchzuführen, die mit Hilfe eines Preßluftschlauches und eines Mundstückes in an sich bekannter Art herangeführt werden und auf die Oberfläche auftreffen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß ein solches abrasives Verfahren nicht gut durchführbar ist, daß die mitgeführte Luft die Strahlteilchen sehr ungenau dosieren läßt, so daß es rasch zu Auswaschungen und Beschädigungen des Trägermaterials im Laminat kam, weil eine zu schnelle Abtragung der Oberfläche eintrat.

Es stellt sich demnach die Aufgabe, ein abrasives Verfah­ ren anzugeben, das die hochempfindlichen Kunststoff- Laminate unbeschädigt läßt und trotzdem erlaubt, Be­ schichtungen der eingangs genannten Art schonend zu ent­ fernen, so daß es nicht zu den eingangs genannten Nach­ teilen kommt. Das Verfahren soll ferner leicht zu automa­ tisieren sein, so daß unter geringen personellen Einsatz gearbeitet werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der ein­ gangs genannten Art, das mit Hilfe eines Schleuderrades arbeitet, das in einem im wesentlichen konstanten Abstand relativ zu der zu reinigenden Kunststoff-Oberfläche be­ wegbar ist, wobei ein Strahl von Strahlmittel-Teilchen auf die Oberfläche gerichtet wird, der aus scharfkanti­ gen, stahlelastischen Kunststoff-Granulaten besteht, die mit einer Geschwindigkeit zwischen 25 und 100 m/s auf­ prallen, wobei der Schleuderrad stetig und in mehreren Durchgängen über alle zu bearbeitenden Oberflächenberei­ che geführt wird und nach jedem Durchgang eine Sichtkon­ trolle erfolgt. Dabei ist sowohl die Möglichkeit vorge­ sehen, das Schleuderrad zu bewegen und die Oberfläche ruhen zu lassen als auch umgekehrt vorzugehen, d. h. ein Werkstück an einem oder mehreren Schleuderrädern vorbei­ zuführen.

Schleuderräder, mit denen Strahlmittel-Teilchen auf eine Oberfläche geschleudert werden können, sind bekannt. Es bedarf jedoch einer sehr genauen Analyse der zu bearbei­ tenden Oberfläche und des zu entfernenden Stoffes, um die richtige Arbeitsweise und die richtigen Parameter des abrasiven Verfahrens herauszufinden. Insbesondere hat es sich als wichtig herausgestellt, ein Schleuderrad zu ver­ wenden, um Zuluft und Beiluft, die bei einem Reinigen mit einem Druckluftgerät unvermeidlich auftreten, möglichst auf ein Minimum zu reduzieren. Die Strahlmittel bestehen aus "stahlelastischen Kunststoff-Granulaten". Hierunter wird die Eigenschaft verstanden, daß die Kunststoff- Granulate in ihrem Elastizitätsverhalten dem Hooke′schen Gesetz gehorchen. Der Schubmodul sollte bei keiner Tempe­ ratur 10² kg/cm² unterschreiten. Als Granulate sind daher in erster Linie Duroplaste geeignet, wobei eine relativ niedrige Strahltemperatur, vorzugsweise Zimmertemperatur von 20°C, nicht überschritten werden sollte. Es wird also in manchen Fällen erforderlich sein, das Granulat regelmäßig wieder zu kühlen. Da die oberflächliche Be­ schichtung und das darunterliegende Laminat häufig eine sehr enge Verbindung eingehen, ist es erforderlich, immer nur eine relativ feine Schicht bei einem Durchgang abzu­ tragen. Bei jedem erneuten Überfahren muß daher kontrol­ liert werden, ob noch zu entfernende Beschichtung vorhan­ den ist.

Es hat sich gezeigt, daß vorzugsweise ein Granulat aus Duroplasten verwendbar ist, daß eine Sieb-Korngröße zwi­ schen 0,2 und 1,5 mm hat. Die Härte sollte zwischen 3- 3,5 nach der Mohs′schen Härteskala liegen. Als Granulat eignet sich hervorragend gebrochenes Kunststoff-Fertig- Material, beispielsweise aus Fehlspritzungen oder Fehl­ pressungen.

Der Aufprallwinkel des Granulates beim Strahlen sollte zwischen 30 und 90° zur Oberfläche des Werkstücks liegen. Um Zuluft möglichst zu unterdrücken, wird das Strahlmit­ tel ausschließlich durch Fallen und Rutschen dem Schleu­ derrad zugeführt.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem Gehäuse, einem Antriebsmotor mit einer An­ triebswelle, einer Strahlmitel-Zuführleitung, die an der der Antriebswelle gegenüberliegenden Seite des Gehäuses endet, aus einem in dem Gehäuse angeordneten, auf der Antriebswelle sitzenden Schleuderrad, das um ein in sei­ nem Nabenbereich angebrachtes Endstück der Zuführleitung rotiert. Gekennzeichnet ist die Vorrichtung dadurch, daß das Endstück der Zuführleitung eine konzentrisch zu der Drehachse des Schleuderrades angeordnete ruhende Leithül­ se ist, die in ihrem Hülsenmantel ein Fenster für den Strahlmittelaustritt besitzt und unter enger Passung von dem rotierenden Schleuderrad derart umfaßt ist, daß ein Zuluftstrom außer durch das Fenster der Leithülse in das Schleuderrad hinein im wesentlichen verhindert ist.

Vorzugsweise ist die Leithülse mit dem Fenster drehver­ stellbar, so daß verschiedene Aufprallwinkel eingestellt werden können. Schließlich ist es noch vorteilhaft, wenn die Strahlmittel-Zuführleitung in einem zentrisch zur Leithülse angeordneten Zuführstutzen endet, dessen Durchmesser kleiner ist als der der Leithülse, und bei der außerhalb der Peripherie des Zuführstutzens Zuluft­ öffnungen angeordnet sind, die in die Leithülse münden. Durch das Wegschleudern des Strahlmittels wird ein gewis­ ser Unterdruck in dem Endstück erzeugt, der einen steti­ gen Zuluftstrom erfordert. Dieser Zuluftstrom sollte sich aber so wenig wie möglich mit dem Granulat mischen oder ihn beeinflussen. Deshalb wird ein solcher Zuluftstrom außerhalb des Endstückes zugeführt.

Vorteilhaft ist weiterhin, wenn der Einlaßquerschnitt der Luftöffnungen veränderbar ist, so daß ein Minimum an Zu­ luft nur erzeugt wird.

Das Verfahren und die beim Verfahren verwendete Vor­ richtung werden anhand der Zeichnung erläutert. Die Fi­ guren zeigen:

Fig. 1 eine Strahlkabine mit mehreren Vorrichtungen zur Ausführung des Verfahrens;

Fig. 2 eine Strahlvorrichtung im Schnitt.

Das Verfahren gemäß Erfindung wird mit Hilfe mehrerer Strahlvorrichtungen 1 durchgeführt. die Strahlvorrich­ tungen sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel zu mehreren gestaffelt und höhenverstellbar entsprechend dem zu reinigenden Objekt in einer Strahlkabine 2 angeordnet. Zwischen den Strahlvorrichtungen, die sich jeweils paarig gegenüberliegen, entsteht eine Gasse, in der das zu rei­ nigende Werkstück 7 verfahrbar ist. Dazu ist es an Laufkatzen 4, 4′ aufgehangen, die an einer Schiene im Dach der Kabine 2 angebracht ist. Oberhalb der Kabine 2 ist ein Vor­ ratsbehälter 5 mit Strahlmittel aufgesetzt, von dem über je eine Strahlmittelzuleitung, die durch Muschel­ schieber 5′ jeweils individuell beschickbar ist, das Strahlmittel in freiem Fall durch Rutschen durch die Zuleitung in die Strahlvorrichtung 1 hineinfällt. Eine zusätzliche Fördervorrichtung vom Vorratsbehälter zu den Strahlvorrichtungen ist nicht vorgesehen.

Jede Strahlvorrichtung 1 ist mit einem Schleuderrad (vgl. Fig. 2) versehen, das einen Strahlmittelstrahl 6 auf die Oberfläche 8 des Werkstückes 7 richtet. Bei dem Werkstück 7 handelt es sich um einen Hubschrauber-Rotor aus Kunst­ stoff-Laminat, einen Bootskörper oder dergleichen. Das Werkstück 7 wird mit Hilfe der Aufhängung und der Lauf­ katzen 4, 4′ in einem im wesentlichen konstanten Abstand an den gestaffelt aufgestellten Strahlvorrichtungen 1 ent­ langgeführt. Dies kann entweder durch eine steuerbare Kontrollvorrichtung der Laufkatze 4 erfolgen oder aber auch durch eine Bedienungsperson (nicht dargestellt), die das Werkstück hängend führt. Der Winkel, den die auftref­ fenden Strahlmittel zur Oberfläche des Werkstückes bil­ den, liegt etwa zwischen 30-90°. Das Werkstück wird an den schräg stehenden Strahlvorrichtungen 1 vorbeigeführt.

Der Strahlmittel-Strahl 6 besteht aus scharfkantigen, stahlelastischen Kunststoff-Granulaten. Die Umfangsge­ schwindigkeit des Schleuderrades 10 ist dabei so bemes­ sen, daß die Aufprallgeschwindigkeit bei einem relativ niedrig bemessenen Abstand von Strahlvorrichtung 1 zur Oberfläche 8 zwischen 25 und 180 m/s beträgt. Im allge­ meinen wird mit einem Abstand Werkstoff-Oberfläche 8 bis zur Achse des Schleuderrades 10 von 2 bis 4 D (D = Durch­ messer des Schleuderrades) gearbeitet. Der Strahlmittel­ durchsatz liegt etwa bei 3 kg Strahlmittel pro kw instal­ lierte Schleuderrad-Antriebsleistung.

Das Werkstück wird stetig fortschreitend an den Strahl­ vorrichtungen 1 mit den Schleuderrädern 10 vorbeibewegt. Dabei wird jeder der zu bearbeitenden Bereiche der Ober­ fläche mehrfach überfahren. Nach jedem Durchgang erfolgt eine Sichtkontrolle, wobei sich ein erneutes Überfahren danach richtet, ob eine noch zu entfernende Beschichtung vorhanden ist. Dabei können einzelne Schleuderräder auch stillgesetzt oder aber kurzzeitig von Strahlmittel frei bleiben, indem der zugehörige Muschelschieber 5′ gesperrt ist.

Die Werkstücke 7 bestehen aus Kunststoff-Laminat, das eingangs bereits beschrieben wurde. Derartige Laminate sind relativ weich und erfordern eine sorgfältige Be­ handlung, damit es nicht zu Auswaschungen und Beschädi­ gungen bis in den Bereich des Trägermaterials, beispiels­ weise in ein Gewebe aus Aramid-Fasern, kommen kann. Es kommt deshalb auch wesentlich auf die Auswahl des Strahl­ mittels an. Im vorliegenden Falle sind Kunststoff-Granu­ late gewählt worden, die als Duroplaste eine Härte von 3 -3,5 nach der Mohs′schen Härteskala aufweisen und eine Sieb-Korngröße zwischen 0,2-1,5 mm haben. Das Granulat wird vorzugsweise aus metallfreiem, gebrochenem Kunst­ stoff-Fertig-Material hergestellt. Es handelt sich also keineswegs um preiswertes Recycling-Material. Es kommt wesentlich darauf an, daß härtere Bestandteile als die genannten Duroplast-Granulate nicht auftreten. Insbeson­ dere sollte Metall und Sand vermieden werden.

Zur Durchführung des Verfahrens wird eine speziell kon­ struierte Strahlvorrichtung gemäß der Fig. 2 verwendet. Fig. 2 stellt einen vergrößerten Schnitt durch das Gerät gemäß Fig. 1 dar. Die Vorrichtung 1 besteht aus einem Gehäuse 12, an das ein Antriebsmotor 13 (in Fig. 2 nicht dargestellt) angeflanscht ist, und aus einer Antriebswel­ le 14. Gegenüberliegend zu der Antriebswelle 14 mündet die Strahlmittel-Zuführleitung 25 innerhalb einer Schutz­ hülse 15. Im Inneren des Gehäuses 12 ist an die Antriebs­ welle 14 das Schleuderrad 10 angeflanscht, wobei Gewinde­ stifte 16 in üblicher Weise verwendet werden.

Die Zuführleitung 25 mündet in einen Zuführstutzen 17, der einen Ringspalt 18 zwischen seiner Außenseite und der Innenseite der Schutzhülse 15 offenläßt. Dieser Bereich ist durch in ihrem Querschnitt verstellbare Zuluft-Öff­ nungen 19 ausgefüllt. Der Zuführstutzen 17 und die Zu­ luft-Öffnungen 19 münden in eine ruhende Leithülse 20, die konzentrisch zu der Drehachse des Schleuderrades 10 angeordnet ist. Sie wird von dem Schleuderrad in enger Passung umfaßt. Diese enge Passung ist deshalb gewählt, damit in das rotierende Schleuderrad nur Strahlmittel und ein Minimum an Zuluft durch ein Fenster 21 gelangen kön­ nen. Außerhalb des Fensters 21 soll keine Zuluft in die Kammern des Schleuderrades gelangen, insbesondere nicht von außerhalb der Leithülse. Dadurch, daß mit einem Mini­ mum an Zuluft gearbeitet wird, bleibt der Strahlmittel­ strahl 6 weitgehend ungestört und kann in einem sehr präzise einstellbaren Aufprallwinkel mit weitgehend exakt bestimmbarer Aufprallgeschwindigkeit auf die Oberfläche gesteuert werden. Das Schleuderrad 10 ist dazu in übli­ cherweise mit sechs bis acht Schaufeln 22 versehen. Die Leithülse 20 mit dem Fenster 21 kann mit Hilfe einer Einstellwelle 23 und eines entsprechenden Zahntriebes verstellt werden, so daß die Aufprallrichtung der Strahl­ vorrichtung verstellt werden kann. Ferner ist am Kopf des Gehäuses 12 wenigstens ein Haken 23 befestigt.

Das Strahlmittel fällt auf den Boden der Strahlkabine, der wiederum in an sich bekannter Weise mit einem Rost ausge­ stattet werden kann, wo sich das Strahlmittel sammelt und mit Hilfe bekannter Fördervorrichtungen abgeführt werden kann. Es wird anschließend gereinigt und erneut dem Strahlmittel-Vorratstrichter 5 zugeführt. Die spezielle Art der Aufhängung und Bewegungsführung der Strahlvor­ richtung gemäß Fig. 1 kann selbstverständlich abgewan­ delt werden. Wesentlich ist, daß das aktive Schleuderrad 10 das Werkstück in einem im wesentlichen konstanten Abstand zur Oberfläche überfahren kann und daß das Werkstück selbst durch Personen oder durch optische Einrichtungen inspi­ zierbar ist.

Dabei kann entweder das oder die Schleuderräder relativ zur Oberfläche oder aber die Oberfläche relativ zum Schleu­ derrad bewegbar sein.

Claims (11)

1. Abrasives Verfahren zur Entfernung von Beschichtun­ gen, wie Farbschichten, Dekorfilmen, Overlays und dergleichen von Kunststoff-Oberflächen, insbesondere Kunststoff-Laminaten, dadurch gekennzeichnet,
daß mit Hilfe eines Schleuderrades (10), das in einem im wesentlichen konstanten Abstand relativ zu der Ober­ fläche (8) bewegbar ist, ein Strahl von Strahlmittel­ teilchen auf die Oberfläche (8) gerichtet wird, der aus scharfkantigen, stahlelastischen Kunststoff-Gra­ nulaten besteht, die mit einer Geschwindigkeit zwi­ schen 25 und 100 m/s aufprallen,
wobei das Schleuderrad (10) stetig und in mehreren Durchgängen über alle zu bearbeitenden Oberflächen­ bereiche geführt wird und nach jedem Durchgang eine Sichtkontrolle erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat eine Sieb-Korngröße zwischen 0,2 - 1,5 mm hat.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Granulat eine Härte von 3 - 3,5 nach der Mohs′schen Härteskala aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Granulat im wesentlichen aus Duro­ plasten besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Granulat aus gebrochenem Kunst­ stoff-Fertig-Material besteht.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufprall-Winkel zwischen 30 und 90° zur Ober­ fläche liegt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Strahlmittel ausschließlich durch Fallen und Rutschen dem Schleuderrad zugeführt wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des abrasiven Verfahrens nach Anspruch 1 bis 7, bestehend aus einem Gehäuse, einem Antriebsmotor mit einer Antriebswelle, einer Strahlmittel-Zuführleitung, die an der der Antriebs­ welle gegenüberliegenden Seite des Gehäuses endet, aus einem in dem Gehäuse an der Antriebswelle ange­ ordneten Schleuderrad, das um ein in seinem Nabenbe­ reich angebrachtes Endstück der Zuführleitung ro­ tiert, dadurch gekennzeichnet, daß das Endstück der Zuführleitung (17) eine konzentrisch zu der Drehachse des Schleuderrades (10) angeordnete ruhende Leithülse (20) hat, die in ihrem Hülsenmantel ein Fenster (21) für den Strahlmittelaustritt besitzt und unter enger Passung von dem rotierenden Schleu­ derrad derart umfaßt ist, daß ein Zuluftstrom außer durch das Fenster der Leithülse in das Schleuderrad hinein im wesentlichen verhindert ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leithülse (20) mit dem Fenster (21) drehver­ stellbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Strahlmittel-Zuführleitung (25) in einem zentrisch zur Leithülse (20) angeordneten Zu­ führstutzen (17) endet, dessen Durchmesser kleiner ist als der der Leithülse (20), und daß außerhalb der Peripherie des Zuführstutzens (17) Zuluftöffnungen (19) angeordnet sind, die in der Leithülse (20) mün­ den.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßquerschnitt der Zuluftöffnungen (19) veränderbar ist.