DE4218101A1 - Verfahren zum FCKW-losen Reinigen und/oder Entfetten von Teilen aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen sowie Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum FCKW-losen Reinigen und/oder Entfetten von gegebenenfalls zumindest teilweise lot­ plattierten Kleinteilen oder dünnwandigen und/oder labyrinthar­ tige Hinterschneidungen aufweisenden Teilen aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art sowie Vorrichtungen zum Durchführen des Verfah­ rens.

Teile aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen, die miteinander verlötet werden sollen, müssen zuvor sorgfältig gereinigt und insbesondere von anhaftendem Öl oder Fett befreit werden.

Zum Reinigen und/oder Entfetten bzw. Entölen von Teilen aus Alu­ minium oder Aluminiumlegierungen, insbesondere in Form von lose in Behälter geschütteten Kleinteilen oder in Form von in Behäl­ tern aufeinandergestapelten dünnwandigen lamellenartigen Ble­ chen, wie sie z. B. zum Bau von Kühlern Verwendung finden, wurde bisher sehr erfolgreich FCKW eingesetzt, das wie man inzwischen weiß jedoch aus Umweltschutzgründen problematisch ist.

Sowohl bei in Behälter geschütteten Kleinteilen als auch bei aufeinandergestapelten dünnwandigen lamellenartigen Blechteilen liegt jeweils eine recht hohe "Packungsdichte" vor, d. h. die einzelnen Teile liegen jeweils dicht an-, bei- und/oder überein­ ander, so daß ihre Oberflächen für nicht gasförmige Medien häu­ fig zumindest teilweise gar nicht oder aber nur schwer zugäng­ lich sind.

Mit FCKW ließen sich solche "dicht gepackten" Teile wirkungsvoll reinigen, indem die aufeinandergestapelten Lamellenpakete bzw. die Behälter mit eingeschütteten Kleinteilen zunächst in ein - flüssiges - FCKW-Bad eingetaucht und danach in eine FCKW-Dampf­ phase gebracht wurden. In der Dampfphase wurden dabei die gelö­ sten Fette und Öle so aus den Paketen bzw. aus dem Schüttgut nach unten herausgezogen, daß es dabei nicht zu Rückfettungser­ scheinungen kommen konnte. Vergleichbar problematisch zu reini­ gende bzw. zu entfettende Teile stellen Teile mit komplizierte­ ren, z. B. labyrinthartigen Hinterschneidungen dar.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, solche als Schüttgut oder in auf­ gestapelter Form vorliegende Teile aus Aluminium oder Aluminium­ legierung ohne Einsatz von FCKW so wirkungsvoll und zuverlässig zu reinigen bzw. zu entfetten, daß sie anschließend ohne weite­ res verlötet, insbesondere auch hartverlötet werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1 sowie des Patentanspruchs 8 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß werden die in Transport- oder Waschbehälter ge­ schütteten oder aufgestapelten Teile aus Aluminium oder Alumini­ umlegierungen nacheinander in spezieller Weise in aufeinander­ folgende aufeinander abgestimmte spezielle Reinigungsbäder und Spülbäder getaucht, wodurch sie zuverlässig und einwandfrei ent­ fettet bzw. entölt werden.

Vorangegangene Versuche, übliche Reinigungsbäder durch Ultra­ schall so anzuregen, daß die dicht gepackten Teile aus Aluminium ausreichend gereinigt werden, scheiterten. Zwar wurden die au­ ßenliegenden Teile ausreichend gut gereinigt und entölt, die weiter innenliegenden Teile dagegen nicht.

Anhand eines in der Zeichnung schematisch und prinzipienhaft dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachste­ hend näher erläutert.

Das zu reinigende dünnwandige, lamellenförmige Stapelgut bzw. aus Kleinteilen bestehende Schüttgut wird in Transports oder Waschbehältern 1 nacheinander in aufeinanderfolgende Reinigungs­ bäder 2, 3 und Spülbäder 4 bis 9 getaucht. Die Transport- oder Waschbehälter 1 werden dabei in den Bädern - wie durch entspre­ chende Pfeile angedeutet - starken oszillierenden Hubbewegungen unterworfen, die vorzugsweise mindestens so groß sind wie die jeweilige Höhe der Transport- oder Waschbehälter selbst. Gleich­ zeitig wird mit Hilfe nicht weiter dargestellter Pumpenanordnun­ gen sowie mittels vorzugsweise im Badboden angeordneter nur an­ gedeuteter Düsen 10 zumindest während des Eintauchens der Trans­ port- oder Waschbehältern 1 ins Bad für eine intensive umlaufen­ de Strömung der Badflüssigkeit gesorgt, so daß die in den Trans­ port- und Waschbehälter 1 befindlichen "dicht gepackten" Teile aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen, die vorzugsweise zumin­ dest teilweise lotplattiert sein können, allseitig gut durch­ spült werden. Auf diese Weise wird eine wirkungsvolle Reinigung bzw. Entfettung/Entölung der im Transport- oder Waschbehälter 1 befindlichen Teile bewirkt.

Die Anlage zur Reinigung und Entfettung/Entölung der Teile aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen enthält ein mit ca. 60 bis 80°C warmem Wasser gefülltes reinigungsmittelfreies erstes Spül­ bad 4, in welches die Transport- und Waschbehälter 1 zum Vorrei­ nigen der darin befindlichen Teile aus Aluminium oder Alu­ miniumlegierungen unter Durchführung kräftiger oszillierender Hubbewegungen zuerst eingetaucht werden.

Nachdem die Transport- und Waschbehälter 1 das erste Spülbad 4 verlassen haben, werden sie in ein erstes Reinigungsbad 2 ge­ taucht, welches ebenfalls mit etwa 60 bis 80°C warmem Wasser so­ wie mit einem ersten Reinigungsmittel gefüllt ist. Dieses erste Reinigungsmittel ist ein wasserverdünnbares, mildalkalisches nichtbeizendes und vorzugsweise schaumarmes Reinigungsmittel. Als besonders geeignet hat sich beispielsweise das von der Firma VAW Flußspat-Chemie GmbH unter der Produktbezeichnung NABUCLEAN STI/105 S vertriebene flüssige Reinigungsmittel erwiesen.

Nach Durchlaufen des ersten Reinigungsbades 2 werden die Trans­ port- und Waschbehälter 1 zunächst zum intensiven Zwischenspülen in ein ebenfalls mit etwa 60 bis 80°C warmem Wasser gefülltes reinigungsmittelfreies zweites Spülbad 5 getaucht und anschlie­ ßend in ein zweites Reinigungsbad 3, welches mit ca. 60 bis 80°C warmem Wasser sowie mit einer Kombination zwischen dem wasser­ verdünnbaren mildalkalischen nichtbeizenden ersten Reinigungs­ mittel und einem zweiten Reinigungsmittel gefüllt ist. Dieses zweite Reinigungsmittel ist ebenfalls wasserverdünnbar und vor­ zugsweise schaumarm, jedoch alkalisch und leichtbeizend. Als be­ sonders geeignet hat sich beispielsweise ein von der Firma VAW Flußspat-Chemie GmbH unter der Produktbezeichnung NABUREX STI/106 S vertriebenes flüssiges Reinigungsmittel gezeigt.

Während das mildalkalische erste Reinigungsmittel eine Entfet­ tung der Teile bewirkt, wobei es das Metall praktisch nicht an­ greift, unterstützt und verstärkt das alkalische zweite Rei­ nigungsmittel diesen Entfettungseffekt durch eine gewisse Beiz­ wirkung.

Durch Variation der Einsatzkonzentration an erstem und zweitem Reinigungsmittel kann den jeweiligen Bedürfnissen entsprechend eine optimale Badeinstellung erreicht werden, wobei die Möglich­ keit besteht, auch stärker verschmutze Oberflächen wirkungsvoll zu reinigen.

Nachdem die Transport- oder Waschbehälter 1 das zweite Rei­ nigungsbad 3 verlassen haben, werden sie - nachdem sie zuvor vorzugsweise ein öder mehrere mit etwa 60 bis 80°C warmem Wasser gefüllte weitere Spülbäder 7 bis 9 durchlaufen haben - zur ab­ schließenden Spülung der nun voll flächig entfetteten Teile in ein drittes Spülbad 6 eingetaucht, welches mit etwa 60 bis 80°C warmem voll entsalztem Wasser (in der Zeichnung als H₂ bezif­ fert) gefüllt ist.

Im Anschluß an das dritte Spülbad 6 durchlaufen die Transport- oder Waschbehälter 1 noch übliche Trocken- und Abkühlstrecken, wonach die gereinigten und entfetteten Teile trocken zur geplan­ ten Weiterverarbeitung, insbesondere zum Verlöten o. a. zur Ver­ fügung stehen.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind einerseits das zweite Spülbad 5 und das erste Reinigungsbad 2 sowie andererseits das dritte Spülbad 6 - unter Zwischenschaltung der weiteren Spülbä­ der 7 bis 9 - und das zweite Reinigungsbad 3 jeweils als kaska­ denartig hintereinander angeordnete Überlaufbecken ausgebildet, wie die Zeichnung leicht erkennen läßt.

Grundsätzlich wäre es zwar möglich, die Transport- und Waschbe­ hälter 1 aus dem zweiten Reinigungsbad 3 unmittelbar in ein mit vollentsalztem Wasser gefülltes drittes Spülbad zu bringen, doch ist die Zwischenschaltung von mit normalem Wasser gefüllten Zwi­ schenspülbädern prozeßtechnisch von Vorteil und führt letztlich auch zum Sparen von vergleichsweise teurem vollentsalztem Was­ ser. Durch die kaskadenartige Hintereinanderanordnung der Spül­ bäder 6 bis 9 werden die Spülbäder 7 bis 9 im übrigen aus dem dritten Spülbad kontinuierlich mit vollentsalztem Wasser er­ gänzt, wodurch im Dauerbetrieb der Anlage eine Aufkonzentration der Spülbäder 7 bis 9 erfolgt, wodurch der Gesamtreinigungs­ effekt noch verbessert wird.

Um die beiden Reinigungsbäder 2 und 3 in der Praxis über einen längeren Zeitraum kontinuierlich und mit dem erforderlichen ho­ hen Durchsatz (zu reinigende und zu entfettende Oberfläche pro Zeiteinheit) betreiben zu können, werden die Badlösungen dieser Bäder mit Vorteil über ein Filtersystem im Kreislauf geführt.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das zweite Rei­ nigungsbad 3 zu diesem Zweck mit einer kontinuierlich im Umlauf arbeitenden mehrstufigen Badreinigungsvorrichtung ausgestattet, welche u. a. eine Vorrichtung 12 zum Entölen bzw. Entfetten der Badlösung, z. B. einen bekannten Ringkammerentöler, eine Filter­ vorrichtung 13 zum Entfernen fester Partikel sowie eine Ultra­ filtrationsanlage 14 enthält, deren Ultrafiltrat über eine mit 16 bezifferte Rücklaufleitung wieder in das zweite Reinigungsbad 3 zurückgeführt wird. Die zu reinigende Badlösung wird von einer Ansaugvorrichtung 11 im oberen Badbereich entnommen und durch eine Pumpe 17 durch die Badreinigungsvorrichtung gepumpt.

Von Vorteil ist es, wenn im Bypass zur ins Reinigungsbad 3 füh­ renden Rücklaufleitung 16 der Ultrafiltrationsanlage 14 noch ei­ ne Verdampfereinrichtung 15 angeordnet wird, und daß zumindest ein Teil der ultrafiltrierten Badlösung durch diese Verdampfer­ einrichtung 15 hindurchgeführt wird.

Mit Hilfe der Verdampfereinrichtung 15 kann in einfacher Weise gegebenenfalls in der Badlösung enthaltenes Aluminium entfernt werden, das durch einen beizangriffbedingten gewissen Abtrag von den Teilen im gewissen Maße ständig neu in die Badlösung ge­ langt.

Ohne ständiges Entfernen von Aluminium aus der Badlösung würde es vergleichsweise schnell zur Bildung von Aluminiumhydroxyd Al(OH)₃ kommen. Aluminiumhydroxyd ist eine geleeartige Masse, die das Reinigungsbad schnell unwirksam machen würde.

Von Vorteil ist es, wenn im zweiten Reinigungsbad 3 unabhängig von der kontinuierlich im Umlauf arbeitenden mehrstufigen Bad­ reinigungsvorrichtung in vorgegebenen zeitlichen Abständen der Aluminiumgehalt der Badlösung bestimmt wird und die Badlösung bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes zumindest teilsweise, vorzugsweise aber vollständig erneuert wird, um die Bildung von Aluminiumhydroxyd zu vermeiden. Durch den Einsatz der vorerwähnten Verdampfereinrichtung 15 wird eine sonst not­ wendige Baderneuerung spürbar hinausgeschoben oder sogar über­ flüssig.

Um für eine Baderneuerung oder einen Badaustausch notwendige Un­ terbrechungszeiten der Anlage möglichst klein zu halten, ist es von Vorteil, einen ausreichend großen Vorratsbehälter 18 vorzu­ sehen, der mit Wasser sowie - in der betriebsmäßig üblicherweise erforderlichen Konzentration - mit dem wasserverdünnbaren mild­ alkalischen ersten Reinigungsmittel gefüllt ist. Auf diese Weise können die beiden Reinigungsbäder 2, 3 erforderlichenfalls bei einer Baderneuerung schnell mit einer im wesentlichen bereits richtig eingestellten neuen Badlösung gefüllt bzw. aufgefüllt werden.

Zur Steuerung der Badlösung des ersten Reinigungsbades 2, das vorzugsweise mit einem pH-Wert von etwa 7 bis 14 betrieben wird, wird die Konzentration an erstem Reinigungsmittel vorzugsweise durch kontinuierliches Messen der Leitfähigkeit der Badlösung überwacht und dann, wenn die Leitfähigkeit einen vorgegebenen Minimalwert unterschreitet, durch automatisches Zudosieren von in einem Vorratsbehälter 20 befindlichem ersten Reinigungsmittel über die Leitung 21 wieder zumindest annähernd auf einen vorge­ gebenen Sollwert erhöht.

Zur Steuerung der Badlösung des zweiten Reinigungsbades 3, das vorzugsweise mit einem pH-Wert von etwa 7 bis 14 betrieben wird, wird die Konzentration an Reinigungsmitteln dagegen durch konti­ nuierliches Messen des pH-Wertes der Badlösung überwacht und der pH-Wert bei Unterschreitung eines vorgegebenen Minimalwertes durch automatisches Zudosieren der gleichen Menge von im ersten Vorratsbehälter 20 befindlichem ersten und in einem zweiten Vor­ ratsbehälter 19 befindlichen zweitem Reinigungsmittel über die Leitung 21 bzw. eine Leitung 23 wieder zumindest annähernd auf einen vorgegebenen Sollwert erhöht.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, in dichter Packung geschüttete oder gestapelte Teile aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen, insbe­ sondere auch zumindest teilweise lotplattierte Teile in umwelt­ freundlicher Weise trotz der Packungsdichte allseitig wirkungs­ voll und umfassend zu reinigen und zu entfetten.

Wenn die beiden Reinigungsbäder 2 und 3 ähnlich wie an Hand des zweiten Reinigungsbades 3 erläutert, jeweils in einem Kreislauf gefiltert bzw. gereinigt werden, und wenn auch jeweils die Bad­ lösungen der Spülbäder im Kreislauf über geeignete Filtersysteme geführt werden, kann die Anlage in vorteilhafter Weise nahezu abwasserfrei betrieben werden.

Claims (9)

1. Verfahren zum FCKW-losen Reinigen und/oder Entfetten von ge­ gebenenfalls zumindest teilweise lotplattierten Kleinteilen oder dünnwandigen und/oder labyrinthartige Hinterschneidungen o. ä. aufweisenden Teilen aus Aluminium oder Aluminiumlegie­ rungen, insbesondere in Form von in Behältern geschütteten Kleinteilen oder in Form aufeinander gestapelter Lamellen o. a., wie sie z. B. zum Bau von Kühlern Verwendung finden, gekennzeichnet durch nachstehende, für sich zum Teil bekannte Merkmale:

• a) Zu entfettendes Schütt- oder Stapelgut enthaltende Trans­ port - oder Waschbehälter (1) werden nacheinander in auf­ einanderfolgende intensiv durchflutete Reinigungsbäder (2,
• 3) und Spülbäder (4 bis 9) getaucht und dort jeweils os­ zillierenden Hubbewegungen ausgesetzt, die vorzugsweise mindestens so groß sind wie die jeweilige Höhe der Trans­ port- oder Waschbehälter (1).
• b) Die Transport- oder Waschbehälter (1) werden zuerst in ein mit ca. 60 bis 80°C warmem Wasser gefülltes reinigungsmit­ telfreies erstes Spülbad (4) und danach in ein mit eben­ falls etwa 60 bis 80°C warmem Wasser sowie einem wasser­ verdünnbaren, mildalkalischen nichtbeizenden und vorzugs­ weise schaumarmen ersten Reinigungsmittel gefülltes erstes Reinigungsbad (2) mit einem pH-Wert von etwa 7 bis 14 ge­ taucht.
• c) Die Transport- oder Waschbehälter (1) werden anschießend zuerst in ein mit ca. 60 bis 80°C warmem Wasser gefülltes reinigungsmittelfreies zweites Spülbad (5) und danach in ein mit ebenfalls etwa 60 bis 80°C warmem Wasser und einer Kombination zwischen dem wasserverdünnbaren mildalkali­ schen nichtbeizenden ersten Reinigungsmittel und einem wasserverdünnbaren, schaumarmen und alkalischen leichtbei­ zenden zweiten Reinigungsmittel gefülltes zweites Rei­ nigungsbad (3) mit einem pH-Wert von etwa 7 bis 14 ge­ taucht.
• d) Die Transport- oder Waschbehälter (1) werden abschließend in ein mit 60 bis 80°C warmem vollentsalztem Wasser ge­ fülltes drittes Spülbad (6) getaucht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Badlösung des ersten Reinigungsbads (1) die Konzentration an erstem Reinigungsmittel durch kontinu­ ierliches Messen der Leitfähigkeit der Badlösung überwacht und die Leitfähigkeit bei Unterschreitung eines vorgegebenen Minimalwerts durch automatisches Zudosieren von erstem Rei­ nigungsmittel wieder zumindest annähernd auf einen vorgegebe­ nen Sollwert erhöht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Badlösung des zweiten Reinigungsbads (3) die Konzentration an Reinigungsmitteln durch kontinuier­ liches Messen des pH-Wertes der Badlösung überwacht und der pH-Wert bei Unterschreitung eines vorgegebenen Minimalwertes durch automatisches Zudosieren der gleichen Menge von erstem und zweitem Reinigungsmittel wieder zumindest annähernd auf einen vorgegebenen Sollwert erhöht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Reinigungsbad (3) in vorgegebenen zeitlichen Abständen zusätzlich auch der Aluminiumgehalt der Badlösung bestimmt und die Badlösung bei Überschreiten eines vorgegebe­ nen Grenzwerts zumindest teilweise, vorzugsweise aber voll­ ständig erneuert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das zweite Reinigungsbad (3) kontinuierlich in der Weise gereinigt wird, daß aus dem oberen Bereich des Rei­ nigungsbads Badlösung entnommen und zunächst nacheinander ei­ ner Entölung, einer Feststoffilterung sowie einer Ultrafil­ tration unterzogen und anschließend wieder zurück ins Rei­ nigungsbad (3) geleitet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der dem Reinigungsbad (3) entnommenen Badflüssigkeit nach der Ultrafiltration durch einen Verdamp­ fer geführt und erst nach Entfernen von dort gegebenenfalls ausfallendem Aluminium wieder ins Reinigungsbad (3) geleitet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzkonzentration an erstem und zweitem Rei­ nigungsmittel zur Erzielung einet optimalen Badeinstellung variiert wird.

8. Vorrichtung zum Durchführen der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch nachstehende, zum Teil für sich bekannte Merkmale:

• a) Die Spül- und Reinigungsbäder (2 bis 9) sind als von oben zugängliche Tauchbäder ausgebildet und derart angeordnet, daß jeweils die von den Transport- oder Waschbehältern (1) zeitlich unmittelbar nacheinander zu durchlaufenden Spül- und Reinigungsbäder (2 bis 9) räumlich unmittelbar neben­ bzw. hintereinander angeordnet sind.
• b) Die Spül- und Reinigungsbäder (2 bis 9) sind mit Pumpena­ nordnungen ausgestattet, durch die vorzugsweise mittels im Badboden angeordneter Düsen (10) zumindest während des Eintauchens der Transport- oder Waschbehälter (1) ins Bad eine starke umlaufende Strömung der Badflüssigkeit her­ stellbar ist.
• c) Es sind jeweils Überläufe vom zweiten Spülbad (5) zum er­ sten Reinigungsbad (2) sowie - direkt oder indirekt - vom dritten Spülbad (6) zum zweiten Reinigungsbad (3) vorgese­ hen.
• d) Zumindest das zweite Reinigungsbad (3) ist mit einer kon­ tinuierlich im Umlauf arbeitenden mehrstufigen Badreini­ gungsvorrichtung ausgestattet, die u. a. eine im oberen Badbereich angeordnete Vorrichtung (11) zum Ansaugen von Badlösung, eine Vorrichtung (12) zum Entölen/Entfetten der Badlösung, eine Filtervorrichtung (13) zum Entfernen fester Partikel sowie eine Ultrafiltrationsanlage (14) enthält.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entfernung von in der ultrafiltrierten Badlösung ge­ gebenenfalls enthaltenem Aluminium im Bypass zur ins zweite Reinigungsbad (3) führenden Rücklaufleitung (16) der Ultra­ filtrationsanlage (14) eine von zumindest einem Teil der ul­ trafiltrierten Badlösung durchflossene Verdampfereinrichtung (15) angeordnet ist.