54 JOT Industrielle Teilereinigung 2014

Tensiometrie zum Überwachen der Reinigerkonzentration

Bauteilsauberkeit sichern, Wirtschaftlichkeit erhöhenWässrige Reiniger wirken nur dann optimal, wenn deren Komponenten regelmäßig überwacht,

gezielt dosiert und stabil gehalten werden. Dies sichert einerseits eine stabile Bauteilsauberkeit,

andererseits lässt sich dadurch die Wirtschaftlichkeit von Reinigungsprozessen erhöhen.

Wässrige Reiniger bestehen aus den Komponenten Builder und

Tensid – kombiniert als Vollreiniger oder modulares Reinigersystem. Ten-side sind grenz- und ober� ächenak-tive Substanzen, die sich aufgrund ihres Auf baus aus hydrophiler und hydrophober Gruppe an die Grenz-f lächen Verunreinigung – Wasser, Bauteilober� äche – Wasser sowie die Ober� äche des Wassers anlagern. Die Tenside benetzen die Öl� lme auf der Bauteiloberf läche. Der Ölfilm wird zusammengeschoben bis sich Öl-tröpfchen bilden, die sich leicht von der Ober� äche ablösen lassen. Dabei werden auch die in das Öl eingebet-teten Feststo� partikel entfernt. Durch Strömung und Turbulenzen (Spritzrei-nigung, Ultraschall, Bewegung) wird die Reinigung unterstützt und der Schmutz abtransportiert.

Der Builder verstärkt und beschleunigt den Reinigungs-vorgang. Elektrostatische Um-ladungsprozesse begünstigen das Ablösen von Partikeln bei alkalischen Reinigern, indem Werkstückober� äche und Ver-unreinigungen durch den ho-hen pH-Wert der Reinigungs-lösung eine negative Ladung aufgezwungen wird. Das ge-genseitige Abstoßen gleicher Ladungen führt zum Entfernen der Partikel.

Die Reinigerkomponenten ergänzen sich in ihrer Wirkung. Sie lösen die unterschiedlichen Verunreinigungen und stabili-sieren sie im Reinigungsmedi-um. Durch Adsorption an der

Bauteilober� äche verhindern sie deren erneute Verschmutzung während des Reinigungsvorgangs.

Veränderung der KonzentrationDie Konzentrationen von Builder und Tensid werden vor allem durch den Verbrauch aber auch das Verschlep-pen über den Teile� uss, den Austrag durch die Badau� ereitung (zum Bei-spiel Ultrafiltration, Ölabscheider) und das Verdünnen über die Spülwas-ser-Rückführung ständig verändert. Beide Reinigerkomponenten werden unterschiedlich stark verbraucht. Um die für den Folgeprozess hinreichen-de Bauteilsauberkeit zu sichern ist es erforderlich, beide Komponenten sta-bil im vorgegebenen Konzentrations-bereich zu halten.

Unzureichende Bauteilsauberkeit durch TensidverarmungVielfach erfolgt eine Nachdosierung der Reinigerkomponenten in einem festen Verhältnis auf Basis der Builder-konzentration, die durch Titration der Alkalität ermittelt wird. Dieses Ver-hältnis wird beim Einfahren des Rei-nigungsprozesses oder durch den Che-mielieferanten bestimmt und berück-sichtigt nicht den variierenden Eintrag von Verunreinigungen durch die Bau-teile. Bei dieser Dosierpraxis kommt es speziell bei hohem Öleintrag o� mals zu einer Tensidverarmung.

Zur Standzeitverlängerung von Reinigungsprozessen werden Badp� e-geeinrichtungen eingesetzt. Die Ultra-� ltration bewirkt neben dem Entfer-nen von Öl und Verschmutzungen auch

das Herausfiltern eines Teiles der Tenside. Bei schaumarmen Spritzreinigern werden die Ten-side zum Teil in Ölabscheidern mit der Ölphase abgetrennt. Auch dies führt zur Tensidver-armung, falls nicht rechtzeitig nachdosiert wird.

Ergebnis einer Tensidver-armung aufgrund fehlender Überwachung ist häufig eine nicht hinreichende Bauteilsau-berkeit, die o� mals Ursache für die Produktion von Ausschuss bei sauberkeitskritischen Folge-prozessen wie Kleben, Schwei-ßen oder Beschichten ist.

Überwachung sichert stabile SauberkeitUm dies zu verhindern, erfolgt bei vielen Reinigungsprozessen

Aufgaben der Reinigerkomponenten

QUALITÄTSSICHERUNG J O U R N A L F Ü R O B E R F L Ä C H E N T E C H N I K

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Tensidverarmung bei Dosierung nach Builderkonzentration (links) und Austrag durch Ultra� ltration (rechts)

aus Sicherheitsgedanken eine Überdo-sierung der Tensidkomponente. Dar-aus resultiert eine hohe Verschleppung in die Spülbäder. Dadurch verbleiben o� mals Reinigerreste auf den Bautei-lober� ächen, die sich negativ auf den anschließenden Verarbeitungsschritt auswirken können.

Badstandzeiten werden in der Pra-xis vielfach erfahrungsbasiert festge-legt. Ursache für den Badneuansatz ist

die zu geringe Reinigungswirkung, er-kennbar durch Fehler im Folgeprozess. Die wahre Ursache für nicht hinrei-chende Bauteilsauberkeit ist eine zu ge-ringe Tensidkonzentration. Durch feh-lende Überwachung wird nicht nach-dosiert, sondern das Bad neu angesetzt.

Das Überwachen und messwert-basierte Nachdosieren von Tensid und Builder sichert eine stabile Bauteilsau-berkeit.

Blasendrucktensiometrie – Ober-� ächenspannung als Messgröße Für das Überwachen der Tensidkom-ponente hat sich das Messen der dyna-mischen Ober� ächenspannung mittels Blasendrucktensiometern von Sita be-währt. Diese physikalische Größe wird durch Messen des Innendrucks einer in der Flüssigkeit erzeugten Blase erfasst. Bezugspunkt für die Ober� ächenspan-nungsmessung ist der Wasserwert von

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Beiss, Paul

Pulvermetallurgische Fertigungstechnik 2012. VI, 311 S. mit 295 Abb. Geb.ISBN 978-3-642-32031-6

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Unter den Oberbegriff Pulvermetallurgie fällt eine große Vielfalt an Verfahren und Produkten, von denen die Strukturwerkstoffe in der Technik die größte Wertschöpfung und Anwendungsbreite haben. Dazu sind sehr unterschiedliche Aufbereitungs- und Formgebungsverfahren entwickelt worden, die auf den Verarbei-tungseigenschaften der jeweiligen Pulver beruhen. Eine Auswahl dieser Verfahren mit größerer tech-nischer Bedeutung wird geschildert. Für Pulver, die unter Druck Grünfestigkeit entwickeln, hat das Matri-zenpressen bei Raumtemperatur oder wenig erhöhten Temperaturen für die Formgebung von Bauteilen bis etwa fünf Kilogramm Masse mit weitem Abstand die wirtschaftlich größte Bedeutung. Hierzu gibt es zahlreiche Varianten für spezielle geometrische Anforderungen, z. B. Hinterschneidungen, die ausführ-licher beschrieben werden. Im gepressten Zustand ist die Grünfestigkeit der Festigkeit von Kreide ver-gleichbar. Für die technische Anwendung bedarf es einer metallurgischen Konsolidierung durch Sintern, die aus wirtschaftlichen Gründen in schutzgasgefüllten kontinuierlichen Öfen unter Atmosphärendruck abläuft. Die Sinterbedingungen und bei kohlenstoffhaltigen Legierungsstählen die Abkühlbedingungen be-stimmen das Gefüge und zusammen mit der Dichte die Festigkeitseigenschaften. Auf diese Prozesse wird detailliert eingegangen. Den Abschluss der Darstellung bildet eine umfangreiche Übersicht über mecha-nische und thermophysikalische Eigenschaften von Sinterstählen, besonders auch über deren Schwing-festigkeit.

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Prozess-Tensiometer zur kontinuierlichen Prozessüberwachung und verbrauchsgerechten Dosierung

André Lohse, Leiter ApplikationDaniel Schümann, Leiter VertriebSita Messtechnik GmbH, Dresden,Tel. 0351 871-8041,info@sita-process.com,www.sita-process.com

72,8 mN/m bei 20 °C als Sto� onstan-te. Die Verknüpfung der Tensidkonzen-tration erfolgt über Referenzkenn-linien, die im Messgerät gespeichert werden.

Die Messgröße Ober� ächenspan-nung bildet die Konzentration der die Reinigungskraft bestimmenden frei-en Tenside ab. An die Blase lagern sich die aktiven, nicht an Verunreinigun-gen wie Öl oder Partikel gebundenen Tenside an und verändern den Blasen-druck. Da nur freie Tenside dem Rei-nigungsmechanismus zur Verfügung stehen, lässt sich durch Ober� ächen-spannungsmessung die aktuelle Rei-nigungskraft überwachen. Verände-rungen werden sofort erkannt und die Nachdosierung erfolgt rechtzeitig. Ei-ne Überdosierung mit stärkerer Tensid-verschleppung in Spülbäder wird ver-mieden.

Geräte für manuelle und automatische ÜberwachungMit dem mobilen Gerät (DynoTester+) lassen sich Reinigungs- und Spülbäder unkompliziert kontrollieren und erfor-derliche Tensiddosierungen einfach be-stimmen. Für die kontinuierliche Pro-zessüberwachung und das verbrauchs-gerechte Dosieren der Tenside kommt ein Prozess-Tensiometer (clean line ST) zum Einsatz, welches durch eine Selbst-überwachung sowie vollautomatische Reinigung und Kalibrierung eine hohe Funktionssicherheit aufweist.

Das Überwachen der Tensid-komponente des Reinigers mit Bla-sendrucktensiometern sichert sta-bile Bauteilqualität aufgrund ver-brauchsabhängiger Nachdosierung der Reinigerkomponenten. Durch die Ver-längerung von Badstandzeiten und des verbrauchsgerechten Reinigereinsat-zes wird eine wirtscha� liche Prozess-führung erreicht.

Mit diesem mobilen Gerät lassen sich Reinigungs- und Spülbäder kontrollieren und nötige Tensiddosierungen einfach bestimmen

Erfassen der aktiven Tensidkonzentration mit Blasendrucktensiometern

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