DE4136990C2

DE4136990C2 - Verfahren zur Entfettung und Reinigung von mit fett- und/oder ölhaltigen Stoffen behaftetem Gut

Info

Publication number: DE4136990C2
Application number: DE4136990A
Authority: DE
Inventors: Franz Hugo; Johannes Mosch; Erwin Wanetzky
Original assignee: ALD Vacuum Technologies GmbH
Current assignee: ALD Vacuum Technologies GmbH
Priority date: 1991-11-11
Filing date: 1991-11-11
Publication date: 2002-12-05
Anticipated expiration: 2011-11-12
Also published as: EP0639658B1; EP0639658A3; EP0541892A3; EP0639658A2; DE4136990A1; DE59208210D1; EP0541892A2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entfettung und Reinigung von mit fett- und/oder ölhaltigen Stoffen be haftetem Gut nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Vor einer Wiederaufbereitung mechanischer Bauteile, insbe sondere Getriebebauteile, wie sie z. B. im Automobilbereich in überaus großen Mengen anfallen, ist die Beseitigung von Schmierstoffresten eine der vordringlichsten Aufgaben. So ist die Reinigung und Entfettung z. B. von Automobilgetrieben, Kardangelenken, Zylinderblöcken etc. für eine nachfolgende Weiterbearbeitung aus Fertigungsgründen unabdingbar. Die Reinigung bedeutet hierbei in erster Linie die Beseitigung von Schmierstoffen. Die zu reinigenden Bauteile müssen nach der Reinigung trocken, d. h. die technischen Oberflächen der Teile müssen frei von Öl- bzw. Fettschichten sein, damit sie weite ren Regenerierungsprozessen, wie z. B. Schleifvorgängen, zu geführt werden können. Schmierstoffe würden z. B. einen Schleifprozess wenn nicht unmöglich machen, so doch zu mindest stark behindern.

Ferner ist die Entsorgung von mit Schmierstoffen versetztem Abfall, der insbesondere in Schleifwerkstätten anfällt, in denen beliebige Bauteile aus Metall oder Kunststoff verarbeitet werden, wie z. B. Schleifschlamm bzw. -staub, nicht be friedigend gelöst, zumal eine Auftrennung in verwertbare und nicht-verwertbare Materialien bisher nur mit, unter Umweltge sichtspunkten nicht unbedenklichen, chemischen oder ther mischen Trennprozessen möglich ist. Aus der Sicht der gegenwärtigen Entsorgungsproblematik erscheint es darüber hinaus erforderlich zu sein, mögliche Trennverfahren anzu wenden, die zumindest den endgültig zu entsorgenden Rest müll minimieren.

Die bislang verwendeten Reinigungsverfahren, mit denen vor rangig mit Schmierstoffen behaftete Bauteile gereinigt werden, beruhen derzeit auf der Anwendung fettlösender Mittel haupt sächlich auf der Verwendung von Perchlor-, Trichlor-, oder Tetrachlor-Verbindungen. Aus gesundheits- und umweltschäd lichen Gründen ist die Anwendung der meisten Chlorver bindungen problematisch. So ist die Anwendung von Perchlor in Reinigungsanlagen zeitlich limitiert und besonders strengen Sicherheitsauflagen unterworfen. Zudem entstehen bei der artigen Reinigungsprozessen große Mengen an hochgiftigen, nicht trennbaren Flüssigkeiten, die es bislang in ihrer zum Teil unbekannten Zusammensetzung zu entsorgen galt.

Durch die US-PS 4 141 373 ist es bei einem ersten Aus führungsbeispiel bekannt, Metallschrott aus Stanz- und Walz vorgängen dadurch von Ölen zu befreien, daß man Pakete dieses Schrotts im Vakuum aufheizt und der Prozeßkammer zur Beschleunigung des Aufheizens frisches kaltes Inertgas und/oder im Kreislauf geführtes Inertgas zuführt, das zur Kon densation mitgeführter Öldämpfe über einen Kondensator ge führt und dabei wieder abgekühlt wurde. In beiden Fällen muß das Inertgas innerhalb der beheizten Prozeßkammer wieder aufgeheizt werden, was mit einer laufenden beträchtlichen Energiezufuhr verbunden ist, die weit größer ist als die durch das Aufheizen des Schrotts benötigte Energie. Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel werden die Öldämpfe lediglich durch eine Vakuumpumpe abgezogen, so daß die Aufheizung der Pakete durch Kontaktheizer beschleunigt werden muß. Kontaktheizungen führen jedoch bei schneller Aufheizung zu starken Temperaturgradienten im Behandlungsgut. Bei den Ölen handelt es sich um relativ geringe Mengen von Walz- oder Stanzölen, die zur Schonung der Werkzeuge benötigt werden, und insbesondere nicht um betriebsbedingte Schmierfette, die dem Schrott anhaften. Auch ist weder die Entfettung und Entölung von Bauteilen noch der Wiederver wertung und/oder Weiterverarbeitung von Bauteilen ange sprochen.

Durch den Aufsatz von Wayne Mitten "Vacuum Deoiling for Environmentally Safe Parts Cleaning", veröffentlicht in "METAL FINISHING", September 1991, Seiten 29 bis 31, ist es be kannt, Metallteile dadurch von Ölen zu befreien, daß man sie in einem Warmwandofen im Vakuum aufheizt und die Konden sation der Öle auf den Ofenwandungen dadurch vermeidet, daß man diese auf Temperaturen bis zu 315°C aufheizt. Be dingt durch das Vakuum kann die Wärmeübertragung auf das Behandlungsgut jedoch im wesentlichen nur durch Strahlung erfolgen, so daß die Erwärmung entweder sehr langsam oder unter Inkaufnahme hoher Temperaturgradienten erfolgen kann.

Durch die GB 516 218 ist es bekannt, Metallteile durch waschaktive Flüssigkeiten und Seifenbildner zu reinigen und die Metallteile unter Bildung von Emulsionen zu waschen. Die Umweltprobleme werden dabei nicht berücksichtigt.

Durch die DE 347 425 ist es bekannt, Metallteile mittels organischer Lösungsmittel unter Atmosphärendruck zu entfetten und hierbei die Temperatur des Lösungsmittels so lange zu steigern, bis die in das Lösungsmittel eingetauchten Gegenstände die Temperatur des siedenden Lösungsmittels angenommen haben. Die Lösungsmittel, die hierfür in großen Mengen benötigt werden, müssen alsdann durch Destillation, ggf. unter Vakuum, wieder gereinigt und von den Fetten befreit werden, um sie wiederverwenden zu können.

Durch die GB 11 35 181 ist ein Verfahren der eingangs be schriebenen Gattung bekannt, bei dem hochflüchtige Lösungsmittel wie Trichlortrifluorethan mit einem Siedepunkt von 48°C oder Methylenchlorid mit einem Siedepunkt von 40 °C. verwendet werden sollen. (Zu den Siedepunkten siehe "RÖMPP CHEMIE LEXIKON". 9. Auflage, 1995, Seiten 700/701 und 2750). Die bekannten Lösungsmittel sind keineswegs um weltverträglich. Das Vakuum soll 20 oder vorzugsweise 28 inch Quecksilber betragen, also 508 bzw. 771 mm Hg oder Torr. Das sind 675 bzw. 1.025 mbar bzw. hPa, also schwach unteratmosphärische bis etwa atmosphärische Drücke. Sofern das Gut mit Sattdampf der obigen Temperaturen beaufschlagt wird, kann das Gut durch Kondensation des Lösungsmittel dampfes maximal diese Temperaturen von 40 oder 48°C an nehmen. Unterhalb von Atmosphärendruck fassen sich zwar bei diesen Temperaturen die genannten Lösungsmittel zwar wieder verdampfen, nicht aber Fette und Öle, die in aller Regel sehr viel höhere Siedepunkte besitzen. Das bekannte Ver fahren ist also ein reines Waschverfahren, und etwaige zu rückbleibende Fette und Öle können bei diesem Temperaturen und in dem genannten Vakuumbereich nicht verdampft werden. Das bekannte Verfahren löst also auch diesen Teil der Erfin dungsaufgabe nicht.

Zum Vergleich: Kerosin besteht aus Komponenten mit Siede punkten zwischen 175-325°C und Petroleum aus Kompo nenten mit Siedepunkten zwischen 150-280°C. (Zu den Siedepunkten siehe "RÖMPP CHEMIE LEXIKON". 9. Auflage, 1995, Seiten 2220 und 3309/3310). Auf diese Temperaturen lässt sich das Gut durch die Kondensation solcher Dämpfe aufheizen und bei Vakua unterhalb von 10 hPa (das ist weniger als 1/60 des niedrigsten Druckes nach dem obigen Stand der Technik) verdampfen auch die üblichen Fette und Öle.

Neben der Problematik der Entsorgung von Abfallstoffen spielt die Wiederverwertbarkeit der zu reinigenden Stoffe und Gegenstände eine Hauptrolle. In diesem Zusammenhang sind extra vergütete mechanische Bauteile zu nennen, die durch thermo-chemische Verfahrensschritte eine erhöhte Ober flächenhärte aufweisen. Derartige Oberflächenbeschaffen heiten können jedoch durch zu hohe Temperaturen in Mit leidenschaft gezogen werden. Eine Wiederverwertung eines derartig behandelten Bauteils ist daher fraglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Entfettung und Reinigung von mit fett- und/oder ölhaltigen Stoffen behaftetem Gut anzugeben, bei dem das zu reinigende Gut keinerlei physikalische und chemische Oberflächenver änderungen erleidet und daher für eine entsprechende Wiederverwertung geeignet ist. Des weiteren soll eine weit gehend vollständige Rückgewinnung der Schmiermittel, die den zu reinigenden Gegenständen anhaften, durch das erfindungs gemäße Verfahren erreicht werden. Ferner sollen auf jedwede nicht umweltverträglichen Lösungsmittel verzichtet werden und ein Minimum an zu entsorgendem Restabfall erreicht werden. Außerdem soll die Entfettung und Entölung des Guts durch die Kondensation der Lösungsmittel auf den Oberflächen des Guts beschleunigt werden.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Kenn zeichen des Patentanspruchs 1 angegeben. Eine Weiterbildung der Erfindung ist Gegenstand des Unteranspruchs.

Es handelt sich um ein Verfahren zur Entfettung und Reinigung von mit fett- und/oder ölhaltigen Stoffen behaftetem Gut, wo bei das zu reinigende Gut unter Vakuumbedingungen in einer Prozesskammer soweit erwärmt wird, daß die Fette und/oder Öle in Abhängigkeit ihres Aggregatzusatzes vom Gut trennbar sind, ohne daß das Gut schädliche Veränderungen erleidet.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf einem ther mischen Prozeß, der in Verbindung mit Vakuum zu bestimmten Prozessbedingungen führt, die als "Naßprozeß" bezeichnet werden. Der Naßprozeß wird mit einer artgleichen, leicht flüchtigen Fraktion des Schmiermittels oder mit einem Lösungsmittel aus der Gruppe Kerosin und Petroleum durch geführt. Der erfindungsgemäße Prozeß ersetzt alle Reinigungsverfahren auf der Basis von beispielsweise FCWK's, CWK's und wässrigen Laugen. Das Verfahren kommt z. B. zum Einsatz bei dem Recyclen von Perbutan, Viton, FEP, PTFE, Siliconen sowie für Guß- und Stahlteile vor dem Ein schmelzen zur Rückgewinnung der Legierungen. Es ist auch eine Anwendung bei verölten Granulaten, Sanden und Stäuben denkbar.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch be schrieben.

Die einzige Figur zeigt eine schematische Übersicht über die Prozesskomponenten für das Nassverfahren.

Gemäß der Figur werden die zu reinigenden Güter 1 auf je weils einen Chargenträger 2 angebracht, der in die beheizte Prozesskammer 5, die zumindest einseitig zu öffnen ist, ein geführt wird. Nach dem Schließen der Kammertür wird über eine Absaugleitung 12, durch eine Vorpumpe und eine nachge schaltete Roots-Pumpe ein Unterdruck erzeugt, der weniger als 10 hPa beträgt. Die Prozesskammer 5 ist als Warmwand rezipient ausgeführt, so daß die Verdampfungstemperaturen der Fette, Öle und Lösungsmittel bei einem solchen Druck er reicht und die gebildeten Dämpfe abgesaugt werden können.

In die Absaugleitung 12 sind zudem gekühlte Kondensatoren vorgesehen, die vorhandene Fett- und Öldämpfe aus der Ab saugleitung entziehen. Über ein Hochdruckdüsensystem, das durch eine Sprüh-Druckleitung 11 mit einem der Schmier mittelart eigenen oder ähnlichen Lösungsmittel versorgt wird, werden die zu reinigenden Güter mit dem Lösungsmittel, das vorteilhafterweise über einen etwas höheren Dampfdruck ver fügt als die im Schmiermittel enthaltenen Fette- und Öle, oberflächig beaufschlagt. Das mit Schmiermittel verschmutzte Lösungsmittel wird über ein Filtersystem, das sich am tiefsten Punkt der Prozesskammer 5 anschließt, zu einem Verdampfer 14 gepumpt, der das mit Schmiermittel versetzte Lösungsmittel eindickt. Der mit einem Heizer durchsetzte Verdampfer 14 wandelt dabei die leichter siedenden Fette bzw. Öle in ihren dampfförmigen Aggregatzustand um. Anschließend werden sie über eine Dampfdruckleitung 13 in die Vakuumkammer an die zu reinigenden Teile zurückgeführt, an denen ein Großteil kondensiert und die Oberflächen lokal aufheizt.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, daß durch die lokale Er wärmung der Oberfläche der zu reinigenden Güter aufgrund der dabei entstehenden Kondensationswärme die Reste der Schmiermittelschicht, also auch die makroskopischen Fest körperpartikel, von der Oberfläche ablösbar sind.

Das von den Gütern ablaufende Kondensat durchläuft dabei das bereits erwähnte Filtersystem mit den nachgeschalteten Kondensatoren 6, wobei das mit Schmiermittel und Fest körperpartikeln versetzte Lösungsmittel eingedickt wird. Während der eingedickte Rest der Entsorgung zugeführt wird, werden die im Kreislauf verdampfbaren Anteile an Fetten und Ölen durch eine nachgeschaltete Kombination aus Heizer 14' und dazwischen geschaltete Kondensatoren 6 extrahiert. Das dabei gewonnene Kondensat wird für den Beginn eines neuen Reinigungsprozesses wieder verwendet.

Nach Abschalten der Dampfzufuhr wird die Vakuumkammer weiter evakuiert, die restlichen Lösungsmitteldämpfe abge pumpt und somit die zu reinigenden Bauteile getrocknet. Da nach wird die Vakuumkammer belüftet und steht nach der Ent nahme der gereinigten Teile für einen neuen Reinigungsprozeß zur Verfügung.

Die mit diesem Nassverfahren gereinigten Güter weisen fett- und schmutzfreie Oberflächen auf, und können direkt einer Weiterbearbeitung zugeführt werden. Das erfindungsgemäße Nassverfahren weist keine der Atmosphäre ausgesetzten Bad flächen auf und stellt daher auch keine noch so geringe Be lastung für die Umwelt mit schädlichen Dämpfen dar. Es han delt sich hier insbesondere um einen geschlossenen Kreislauf, der derart optimiert ist, daß der anfallende Abfall möglichst minimiert wird und der Eintrag an Lösungsmitteln für den Reinigungsprozeß möglichst selbsterhaltend durch den Zuge winn neuer Lösungsmittel aus den Schmiermittelschichten selbst gewonnen wird.

Zeichenlegende

1

zu reinigende Güter

2

Chargenträger

5

Prozesskammer

6

Kondensatoren

7

Rootspumpe

8

Vorpumpe

9

Stickstoff Flutventil

10

Dickstoffpumpe

11

Sprüh-Druckleitung

12

Absaugleitung

13

Dampf-Druckleitung

14

Verdampfer

14

' Verdampfer

Claims

1. Verfahren zur Entfettung und Reinigung von mit fett- und/oder ölhaltigen Stoffen behaftetem Gut durch Erwärmen des Guts in einer Prozeßkammer und Abtrennen der Fette und/oder Öle in Abhängig keit ihres Aggregatzustandes unter Vakuumbedingungen und Auffangen der Dämpfe der Fette und/oder Öle in einem mit der Prozeßkammer verbundenen Kondensator und durch Sammeln des Kondensats zur Wiederverwertung, wobei zunächst das Gut mit einem flüssiges Lösungsmittel beaufschlagt und das verschmutzte Lösungsmittel einem Verdampfer zugeführt wird, worauf mindestens ein Teil des verdampften Lösungsmittels wieder dem Gut zugeführt und auf diesem kondensiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß

a) ein Lösungsmittel verwendet wird, das sich in seiner Konsistenz zumindest im wesentlichen aus den gleichen Fetten bzw. Ölen zusammensetzt, mit denen auch das Gut verschmutzt ist oder das aus der Gruppe Kerosin und Petroleum ausgewählt ist,
b) das Verfahren bei einem Unterdruck von höchstens 10 hPa und bei einem solchen Wärmeeintrag durchgeführt wird, daß die Fette und Öle in ihre Dampfphase übergehen, und daß
c) die Prozeßkammer nach Abschalten der Zufuhr des Lösungs mitteldampfs weiter evakuiert wird, bis das Lösungsmittel restlos verdampft ist und die zu reinigenden Bauteile getrocknet sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Lösungsmittel über ein Hochdruckdüsensystem auf das zu reinigende Gut gerichtet wird.