Kontaminationen aller Art souverän im Griff

Special
Lösemit telreinigung
Bilder: CB
Vor allem komplexe
Stanzteile werden
automatisiert inline
nach dem Stanzen auf
Fehler geprüft.
Kontaminationen aller
Art souverän im Griff
Verschmutzungen durch Zieh- und Stanzöle und andere
Problemfälle durch verbessertes Prozessverständnis
effektiv lösen
Konstante Reinigungsergebnisse bei schwierigen Kontaminationen
hängen nicht nur von einer geeigneten Reinigungsanlage samt Reinigungsmedium ab. Insbesondere das Knowhow bei der Überwachung
und Pflege des Reinigungsmediums spielen eine Schlüsselrolle, um
optimale Ergebnisse stabil zu vertretbaren Kosten zu erreichen.
Vor allem im Bereich der Lohnreinigung
und als Zulieferbetrieb bei größeren OEMs
oder TIR1s unterliegen Kosten und Ergebnis
hohen Anforderungen. In diesem Marktumfeld ist ZIMK, ein Teil von Diehl Metall, zu
Hause. Die Diehl-Group ist als Familienunternehmen seit 1902 aktiv und betreibt
heute weltweit 80 Produktionsstandorte. Das
Branchenspektrum reicht dabei von Wehrtechnik bis zum Wasserzähler und ist damit
ausgesprochen weit gefächert. Mit Kunden
von BMW über Osram bis hin zu Stocko
und Bosch steht dabei in der Unternehmens-
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strategie Qualität und Spezifikationstreue
an erster Stelle. Der Unternehmensschwerpunkt der ZIMK – Zehdenick Innovative
Metall und Kunststofftechnik GmbH – innerhalb von Diehl Metall liegt im Stanzen
und Galvanisieren, dementsprechend groß
ist die Stanzerei am Standort Zehdenick. In
zwei sehr aufgeräumt und sauber wirkenden
Hallen arbeitet eine Vielzahl an Stanzmaschinen – deren Performance reicht von 15
bis 250 Tonnen. Als Besucher fällt auf, dass
trotz der vielen Stanzen kaum Ölnebel in die
Umgebung gelangt. Dementsprechend fehlt
der früher übliche Ölfilm samt Staubschicht
auf dem Inventar. Verantwortlich dafür ist
die vor einigen Jahren eingeführte luftummantelte Minimalmengenschmierung und
die in sich geschlossene Kammerbefettung,
die dafür sorgen, dass die Schmierstoffe in
optimaler Dosis auf dem Halbzeug und in
dem Werkzeug ihre Aufgaben erfüllen und
ansonsten innerhalb der Maschine bleiben.
Viele Stanzen werden inline und automatisiert mit einem Kamerasystem überwacht. So
lassen sich Fehler oder Werkzeugverschleiß
unmittelbar feststellen und Gegenmaßnahmen auslösen. Auch ist so eine lückenlose
Dokumentation möglich. Insgesamt stehen
in Zehdenick 14.000 Quadratmeter an Fertigungsfläche zur Verfügung.
Der Osramtest
Gerade schwierige Kontaminationen wie
Zieh- und Stanzöle erfordern eine intensive
Prozesskontrolle. Insbesondere, weil beim
Stanzen lokal kurzzeitig Temperaturen von
bis zu 70 Grad Celsius entstehen können. In
der Folge können Crackprodukte entstehen,
die die Eigenschaften der verwendeten Öle
verändern. Zum anderen nimmt bei Diehl der
Anteil im Bereich Lohnentfettung zu. Und
gerade im Dienstleistungsbereich ist oft
unklar, wie stark und mit was die Bauteile
kontaminiert sind.
Ein im Vergleich zu einem Massenspektrometer geradezu primitiv anmutendes
Prüfverfahren bezüglich filmischer Verunreinigungen ist der sogenannte Osramtest.
Dabei wird das zu prüfende Material in einer definierten Lage in einem Aluminiumkasten von zwei 125 Watt Halogenstrahlern
angestrahlt. Durch die Wärmestrahlung verdampfen auch minimalste ölige Beläge und
werden als Dampf sichtbar. „Schon wenn
man ein perfekt sauberes Blech nur mit dem
Finger anfasst, lässt sich diese Kontamination im Osram-Test nachweisen“, freut sich
Friedrich Lenz, bei Diehl mitverantwortlich
für die Anlagen und Fachkraft für Arbeitssicherheit. „Zwei renommierte Hersteller von
Reinigungsanlagen, mit denen wir zusammenarbeiten, kannten das Gerät bisher nicht
und sind hellauf begeistert.“
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lösemit telreinigung
Special
Interessant ist ein Fall, bei dem die für
Bauteile eines bekannten OEM Oberflächenspannungswerte von 40 mN/mm nach
der Entfettungsanlage mit Perchlorethylen
(PER) nicht erreicht wurden. Dabei durchliefen die Bauteile den normalen Stanzprozess
und der anschließende Test ergab klar ein
schlechtes Reinigungsergebnis.
Wechsel zu Chemical Leasing –
Prozessverantwortung teilen
Bei ZIMK wird mit Minimalmengen-Schmierung und -Kammerbefettung gestanzt. Dadurch
konnte der Öleintrag in die Entfettungsanlage auf ein Drittel reduziert werden.
einsparung“, erläutert der Mitverantwortliche für die Anlagentechnik Friedrich Lenz.
„So haben wir jemanden an unserer Seite,
der sehr viel Erfahrung und Wissen bezüglich des Einsatzes von Lösemitteln hat und
ein reges Interesse hat, uns effektiv zu unterstützen, wenn der Prozess doch mal aus
dem Ruder läuft. Schließlich trägt innerhalb
der vertraglichen Vereinbarungen der Lösemittellieferant die Kosten für Stabilisatoren,
Lösemittel und Prozessanalyse. Dadurch haben wir jeden Monat einen berechenbaren
Kostenfaktor für die Betriebskosten der Entfettung – auch und insbesondere wenn es zu
Komplikationen kommt.“
Der Austausch des Perchlorethylens
erfolgte bei einer turnusmäßigen Wartung
der inzwischen 14 Jahre alten Dürr Reinigungsanlage bereits einen Monat später. Die
Anlage verfügt über ein Badvolumen von
980 Liter PER und eine Bypass-VakuumDestille. Damit ist schon von der Anlagentechnik her der Grundstein für eine gute
Lösemittelqualität gegeben, auch wenn die
Ressourcen für einen Öleintrag von etwa 800
Litern pro Jahr, wie er derzeit am Standort
realistisch ist, beinahe ein wenig großzügig
bemessen scheinen. Allerdings basierte die
Auslegung auf der dreifachen Ölmenge, die
bis zu der Einführung der Minimalmengenschmierung eingetragen wurde. Trotzdem bietet die zusätzlich zur „normalen“
Destillationseinrichtung konstant laufende
Bypass-Destille nach wie vor große Vorteile,
so kann sie den PER-Anteil im Restöl auf
unter fünf Prozent halten, wodurch das Öl
kostengünstig als Altöl entsorgbar ist. Bei
den in den meisten Anlagen standardmäßig
integrierten Destillen kann der PER-Anteil
dagegen bei bis zu 40 Prozent liegen, was
die Entsorgungskosten erheblich anwachsen
lässt. Zeitnah wurde dann auch die im Leasingpaket enthaltene Lösemittelschulung
bei ZIMK durchgeführt. Die Mitarbeiter
wurden dabei nicht nur anwendungstechnisch im Umgang mit dem PER und dem
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Dieses Problem war zwar nicht ausschlaggebend, spielte im Hintergrund aber sicher eine
Rolle dafür, dass der Mitverantwortliche für
die Anlagentechnik im August 2013 einem
Beratungsgespräch mit einem Spezialisten
der Safechem Europe GmbH und deren
Handelspartner Brenntag GmbH zustimmte.
Es ging dabei vordergründig um den regelmäßig, alle 1,5 Jahre erforderlichen Wechsel des Perchlorethylens, das ZIMK bis dato
als Regenerat bezog. Thema war auch die
große Menge von mehreren Hundert Kilogramm Stabilisator. Der Argumentation,
dass der Verbrauch durch den Einsatz von
werksfrischem Dowper MC Perchlorethylen und dem optimal abgestimmten Stabilisatorkonzentrat Maxistab deutlich reduziert
werden könne, stand Friedrich Lenz erst
einmal skeptisch gegenüber. Überzeugen
konnte jedoch das Chemical Leasing Angebot: Dabei bietet Safechem die Nutzung des
Lösemittels und produktbegleitende Dienstleistungen angelehnt an ein Leasingkonzept
mit monatlichen Leasinggebühren an. Im
Vordergrund stehen dabei der KnowhowTransfer und die Dienstleistungen. Durch
die ergebnisorientierte Berechnung werden
die eingesetzten Chemikalien zum Kostentreiber des Verkäufers. Das Unternehmen
verdient also nicht mehr durch die Menge
der verkauften Chemikalien, sondern an der
Reduzierung des Chemikalienverbrauchs.
„Im Detail betrachtet ist für uns der Service
wesentlich wertvoller als die reine Kosten-
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Lösemit telreinigung
Testequipment zur Überwachung der Lösemittelqualität geschult. Es ging auch um
Grundsätzliches wie beispielsweise die
Handhabung von Gefahrstoffen und die
Grenzen der Reinigung mit PER. Dabei
kam dann auch das Problem mit der bei den
bestimmten Bauteilen nicht erreichten Oberflächenspannung zur Sprache.
Lösemittelschulung
bringt neue Erkenntnisse
Diese Blechteile werden direkt nach der
Stanze von Hand abgenommen – sie fühlen
sich kaum fettig an.
Doppelt so viele Bleche: Die Idee eines
Mitarbeiters reduziert den Platzbedarf, ohne
das Reinigungsergebnis zu beeinträchtigen.
Zwei Körbe werden in der PER-Entfettungsanlage pro Charge zusammengefasst.
Das Safe-Tainer System für die sichere
Versorgung mit werksfrischem PER und
die Entsorgung der Altware.
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„Auch wenn man die Gebrauchsanleitung
gründlich studieren kann, Sicherheit im Umgang und Vertrauen in das Ergebnis gewinnt
man am ehesten, wenn das zusammen mit
einem Lösemittelspezialisten an der Anlage
geübt wird“, schildert Friedrich Lenz seine
Erfahrung. Zunächst mag es durchaus ungewöhnlich erscheinen, mit Mitarbeitern in
einem Unternehmen, von denen manche seit
mehr als 14 Jahren mit der gleichen Anlage
und PER gereinigt haben, eine Lösemittelschulung durchzuführen. „Die Investition hat
sich für uns aber schon ausgezahlt“, freut sich
Friedrich Lenz. „Denn wir arbeiten hier jetzt
viel strukturierter und routinierter als früher.“
Augen auf beim Wareneingang
Nachdem feststand, dass das Problem weder
durch die Anlage noch das PER verursacht
wurde, fiel der Verdacht auf das Grundmaterial – und eine Überprüfung per Tintentest
bestätigte schnell die Annahme. Als Gegenprobe wurde zunächst das Grundmaterial
ohne Stanzprozess durch die Entfettung
geschleust – kein Reinigungserfolg.
Doch was hat sich auf den Bauteilen abgelagert? Das Knowhow der Lösemittelschulung ließ Friedrich Lenz kreativ werden, um
schnell und mit minimalem Aufwand und
ohne die Bemühung eines externen Labors
die Art der Verschmutzung einzugrenzen.
Als erstes verwendete er Bremsenreiniger
– hier sind Kohlenwasserstoffe und je nach
Typ auch Anteile anderer Lösemitteln enthalten, die ansatzweise über die Fähigkeit
verfügen, polare Verschmutzungen zu lösen.
Doch das brachte keinen Erfolg. Das nächste, griffbereite Reinigungsmedium mit hohem Entfettungspotential war Handwaschpaste. Doch auch hier zeigte der Tintentest
anschließend eine ölige Kontamination.
Doch Lenz ließ sich nicht beirren und nach
einer erneuten Reinigung mit Bremsenreiniger war das Ergebnis i.O. „Gespräche
mit Safechem lieferten die entsprechende
Erklärung. Auf dem Material befindet sich
eine polare Grundverschmutzung, die sich
nicht mit CKW oder KW abreinigen lässt“,
berichtet Lenz. Die Handreinigungspaste
war bezüglich der Problemverschmutzung
zwar erfolgreich, führte jedoch durch rückfettende Komponenten zu einer Rekontamination. Diese wiederum konnte der Bremsenreiniger mühelos beseitigen. In der Folge
wurden für die bis auf weiteres gesperrten
Teile Versuche mit dem modifizierten Alkohol Dowclene 1601 durchgeführt. Es
handelt sich dabei um ein Lösemittel, das
über lipophile und hydrophile Eigenschaften
verfügt. Dadurch werden sowohl bei der Abreinigung von Ölen und Fetten als auch der
Entfernung polarer Substanzen gute Ergebnisse erzielt. Die Vorversuche damit führten
dann erwartungsgemäß auch zum Erfolg.
„Zwar setzt unser Kunde eine Plasmareinigungsanlage ein, so dass diese Restkontamination voraussichtlich ohne negative
Folgen geblieben wäre. Allerdings stehen
wir zu unseren zugesagten Spezifikationen
und wollen keinerlei Regressforderungen
riskieren“, erläutert Friedrich Lenz die
Firmenphilosophie.
Dieser Fall hat aber auch noch in anderer
Weise Einfluss auf die Reinigungsstrategie
bei ZIMK genommen: „Die wirklich sehr
guten Reinigungsergebnisse mit modifizierten Alkoholen – auch für unsere anderen Verschmutzungen – haben zu dem Plan
geführt, unsere Entfettung von PER auf modifizierten Alkohol umzustellen“, sagt Herr
Lenz. „Zwar halte ich PER nach wie vor
für ein sehr gutes, effektives und beherrschbares Lösemittel. Trotzdem macht es für uns
Sinn, wenn es ohne gravierende Prozessnachteile möglich ist, vom PER wegzugehen.“ Bei einem Wechsel von PER auf
modifizierte Alkohole ist das Reinigungsergebnis eine Seite der Medaille. Die zweite
ist die Prozessstabilität. Denn insbesondere in der Lohnreinigung kann nicht ausgeschlossen werden, dass Verunreinigungen
wie beispielsweise chlorierte Öle in die
Anlage eingetragen werden, durch die sich
der Säuregehalt im Lösemittel erhöht und es
in Folge davon zu Korrosion an den Bauteilen und der Reinigungsanlage kommt.
„Versuche mit Dowclene 1601 laufen bereits und Safechem wird uns in diesem Prozess mit entsprechenden Laboranalysen und
Ölverträglichkeitstests unterstützen“, verrät
Lenz. Eine wässrige Reinigung hält er bei
dem vorhandenen Teilespektrum grundsätzlich für ungeeignet: „Ich habe früher lange
Jahre mit wässrigen Reinigungsprozessen
gearbeitet und kann aus der Erfahrung gut
einschätzen, wann wässrige Prozesse mehr
Nachteile als Vorteile bringen.“
mo Special 6/2015
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Die Dürr Reinigungsanlage verfügt über ein beachtliches Badvolumen von 980 Litern. Die Anlage ist seit rund 14 Jahren im Einsatz und schafft alle 12
Minuten eine Charge. Trotz der langen Betriebserfahrung profitierten Mitarbeiter und Qualität erheblich von einer Lösemittelschulung.
Regelmäßige Analyse
Der Mitverantwortliche für die Anlagentechnik empfiehlt nicht nur eine regelmäßige Prozessüberwachung, sondern auch
eine entsprechende Dokumentation. „Es
reicht heute längst nicht mehr aus, vor
den Augen von Auditoren eines beliebigen
Unternehmens erfolgreich einen Korb zu
waschen. Wir hatten jüngst Audits von
Bosch, die wollten unsere Betriebstagebücher sehen und haben zahlreiche Fakten
und Hintergrundwissen zur Prozessführung
abgefragt. Auch hier hat uns das Knowhow
der Lösemittelschulung sehr gut da stehen
lassen. Außerdem ist im Leasingpaket ein
Logbuch enthalten, in das alle Werte der
Qualitätskontrolle des Lösemittels sowie
die Badpflegemaßnahmen eingetragen
werden, was ebenfalls sehr hilfreich ist.
Wer nachweislich sauber arbeitet, kann
einem solchen Termin relativ gelassen
entgegensehen“.
Der Umgang mit PER ist durch Gesetze
reguliert. So musste PER wie alle anderen
Chemikalien, die in der Industrie verwendet werden, unter REACH (Registration,
Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals) registriert werden. The
Dow Chemical Company hat PER bereits
2010 unter anderem für die Anwendung
in der Metallreinigung registriert. Im
Oktober 2014 hat die europäische Chemikalienagentur ECHA einen SubstanzEvaluierungs-Bericht veröffentlicht mit
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der Schlussfolgerung, dass für PER keine
weiteren rechtlichen Maßnahmen auf EUEbene erforderlich sind. PER war eine der
Substanzen, die ohne Nachfrage auf weitere
Informationen aus der Evaluierung hervorgegangen ist. Durch moderne geschlossene
Anlagentechnologie und das Sicherheitssystem zur Lieferung, Handhabung und
Rücknahme des Lösemittels kann ein unbeabsichtigter Kontakt zum Lösemittel praktisch ausgeschlossen werden. Dafür sorgen
Vorrichtungen zum trockenen Wechseln
der Filter, Unterdruck in der Arbeitskammer und Konzepte zum sicheren Transport
sowie Be-und Entfüllen des Reinigungsmediums sowie Aktivkohlefiltersysteme,
die einen Austritt auch kleinster Mengen
an Lösemitteln verhindern. „Das ist kein
Vergleich zu früher, als Lösemittel aus einfachen Fässern per Fasspumpe in die Anlage gepumpt wurde“, erinnert sich Markus
Riedel von Brenntag, der ZIMK im Rahmen des Chemical Leasing betreut. „Dabei
kam es immer zu Leckagen und Lösemittelemissionen in die Atmosphäre. Daraus
hat damals Safechem als eines der ersten
Unternehmen die Notwendigkeit abgeleitet, eine Methode für den sicheren Transport und Be- und Entfüllen zu entwickeln.
Heute verfügen sowohl Transportbehälter,
der Anschluss an der Anlage, als auch der
Schlauch selber über schnell schließende
Sicherheitsventile, so dass praktisch nicht
einmal Reste im Schlauch zu einer Lösemittelexposition führen können.
„Für uns steht ein wirtschaftliches
und sicheres Arbeiten der Kunden im
Vordergrund“, so Markus Riedel. „PER
ist bei einigen Prozessen einfach nicht
substituierbar, deshalb müssen wir alles
tun, um das Lösemittel zukunftsorientiert
einzusetzen.“
Bei ZIMK wird sich der geplante Umstieg auf den modifizierten Alkohol vermutlich noch ein oder zwei Jahre hinziehen.
Aufgrund der regelmäßigen Überwachung
der Lösemittelqualität sowie des tatsächlich deutlich verringerten Verbrauchs von
Lösemittel und Stabilisator geht Friedrich
Lenz davon aus, dass die erste Badfüllung
mit Dowper MC solange eingesetzt werden kann. Durch diese Erfahrungen, die
kalkulierbaren Kosten des Chemical Leasing Modells und die Unterstützung von
Safechem steht für ihn aber schon heute fest, dass er auch dann das Lösemittel
„leasen“ wird. „Für uns ist das Chemical
Leasing ideal, da wir bei allen Fragen und
Problemen stets einen kompetenten Ansprechpartner haben, dessen Interesse es
ist, unseren Prozess stabil zu halten. Außerdem haben wir unabhängig davon, ob eine
neue Badfüllung erforderlich ist, gleichbleibende Kosten. Und die sind inzwischen
geringer als früher“, so sein Resümee. CB
i
Safechem Europe GmbH
www.safechem.de
Halle 4, Stand D10
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