Trockeneisstrahlen – Wikipedia

Trockeneisstrahlen zum Reinigen einer Gummiform

Trockeneisstrahlen ist eine Form der Kohlendioxidreinigung, bei der Trockeneis, die feste Form von Kohlendioxid, in einem Druckluftstrom beschleunigt und auf eine Oberfläche gerichtet wird, um sie zu reinigen.

Das Verfahren ähnelt anderen Formen des Medienstrahlens wie Sandstrahlen, Kunststoffperlenstrahlen oder Sodablasting, da es Oberflächen mit einem in einem Druckluftstrom beschleunigten Medium reinigt, beim Trockeneisstrahlen jedoch Trockeneis als Strahlmittel verwendet wird. Trockeneisstrahlen ist nicht abrasiv, nicht leitend, nicht brennbar und nicht toxisch.

Trockeneisstrahlen ist eine effiziente ^{[1][verification needed]} Reinigungsmethode. Trockeneis besteht aus aufbereitetem Kohlendioxid, das aus anderen industriellen Prozessen hergestellt wird, und ist ein von der EPA, der FDA und der USDA zugelassenes Medium. Es reduziert oder eliminiert auch die Exposition der Mitarbeiter gegenüber der Verwendung chemischer Reinigungsmittel.

Im Vergleich zu anderen Medienstrahlverfahren entstehen beim Trockeneisstrahlen keine Sekundärabfälle oder chemischen Rückstände, da das Trockeneis sublimiert oder in einen gasförmigen Zustand zurückkehrt, wenn es auf die zu reinigende Oberfläche trifft. Das Trockeneisstrahlen erfordert keine Reinigung eines Strahlmediums.^[2] Die Abfallprodukte, zu denen nur die abgelösten Medien gehören, können je nach Sicherheitsbehälter aufgespült, abgesaugt oder weggewaschen werden.

Trockeneisstrahlillustration

Beim Trockeneisstrahlen werden Pellets mit extrem hohen Geschwindigkeiten angetrieben. Die eigentlichen Trockeneispellets sind ziemlich weich und viel weniger dicht als andere Medien, die bei der Strahlreinigung verwendet werden (dh Sand- oder Kunststoffpellets). Beim Aufprall sublimiert das Pellet fast sofort, überträgt beim Aufprall minimale kinetische Energie auf die Oberfläche und erzeugt minimalen Abrieb. Der Sublimationsprozess absorbiert ein großes Wärmevolumen von der Oberfläche und erzeugt Scherspannungen aufgrund von Wärmeschock.^[3] Es wird angenommen, dass dies die Reinigung verbessert, da erwartet wird, dass die oberste Schmutz- oder Verunreinigungsschicht mehr Wärme als das darunter liegende Substrat überträgt und leichter abblättert. Die Effizienz und Effektivität dieses Prozesses hängt von der Wärmeleitfähigkeit des Substrats und der Verunreinigung ab. Die schnelle Zustandsänderung von fest zu gasförmig verursacht auch mikroskopische Stoßwellen, von denen auch angenommen wird, dass sie zur Entfernung der Verunreinigung beitragen.

Ausrüstung[edit]

Das verwendete Trockeneis kann in fester Pelletform vorliegen oder von einem größeren Eisblock rasiert werden. Der rasierte Eisblock erzeugt ein weniger dichtes Eismedium und ist empfindlicher als das feste Pelletsystem. Zusätzlich können Pellets hergestellt werden, indem entweder Trockeneisschnee komprimiert wird oder Tanks mit flüssigem CO2 verwendet werden, um feste Pellets zu bilden.^[4] Mit komprimiertem Schnee hergestelltes Trockeneis zerbricht leichter und ist für die Reinigung nicht so aggressiv.

Die Trockeneisstrahltechnologie kann ihre Wurzeln auf konventionelles Strahlen zurückführen. Die Unterschiede zwischen einer Strahlmaschine und einer Trockeneisstrahlmaschine liegen im Umgang mit den Strahlmitteln. Im Gegensatz zu Sand oder anderen Medien wird Trockeneis im Allgemeinen bei seiner Sublimationstemperatur verwendet. Weitere Unterschiede sind Systeme zur Verhinderung der Bildung schneeballartiger Staus durch das Eis und verschiedene Materialien, um den Betrieb bei sehr niedrigen Temperaturen zu ermöglichen.

Es gibt zwei Methoden zum Trockeneisstrahlen: Zwei-Schlauch und Einzelschlauch. Das Einzelschlauchsystem ist aggressiver für die Reinigung, da die Partikel auf schnellere Geschwindigkeiten beschleunigt werden.

Das Trockeneisstrahlen mit zwei Schläuchen wurde vor dem Einschlauchsystem entwickelt. Der Zwei-Schlauch-Trockeneisstrahlansatz ist einem Saug-Schleifsystem sehr ähnlich. In einem Schlauch wird Druckluft zugeführt, und durch den Venturi-Effekt werden Eispellets aus einem zweiten Schlauch abgesaugt. Im Vergleich zu einem Einschlauchsystem liefert das Zwei-Schlauch-System Eispartikel weniger kraftvoll (ca. 5% bei gegebener Luftversorgung). Bei einer bestimmten Druckluftmenge können Zwei-Schlauch-Systeme einen geringeren vertikalen Abstand zwischen Maschine und Applikator aufweisen. Für die meisten heute verfügbaren Systeme liegt diese Grenze weit über 7,5 m. Zwei-Schlauch-Systeme sind aufgrund eines einfacheren Liefersystems in der Regel billiger herzustellen. Diese Systeme werden heutzutage selten gesehen, da sie in den meisten Anwendungen weniger effizient sind. Ihr Hauptvorteil besteht darin, dass feinere Eispartikel an den Applikator abgegeben werden können, da die späte Kombination von warmer Luft mit kaltem Eis zu einer geringeren Sublimation im Schlauch führt. Diese Systeme ermöglichen die Reinigung empfindlicherer Oberflächen, beispielsweise in Halbleitern.

Die erste Trockeneisstrahlmaschine, die kommerzialisiert wurde, war ein Einschlauchsystem. Es wurde 1986 von Cold Jet, LLC entwickelt.^[5][6] und verwendet einen einzelnen Schlauch, um Luftstöße und Trockeneis zu liefern. Einschlauch-Trockeneisstrahler teilen viele der Vorteile von Einschlauch-Strahlsystemen. Um die potenziellen Gefahren eines Druckbehälters zu vermeiden, verwenden Einschlauch-Trockeneisstrahler eine schnell fahrende Luftschleuse. Das Einzelschlauchsystem kann einen längeren Schlauch als sein Doppelschlauch-Gegenstück ohne signifikanten Druckabfall verwenden, wenn das Eis den Schlauch verlässt. Die zusätzliche Leistung geht zu Lasten einer erhöhten Komplexität. Einschlauchsysteme werden dort eingesetzt, wo eine aggressivere Reinigung von Vorteil ist. Dies ermöglicht die Reinigung schwerer Ablagerungen und eine schnellere Reinigung mäßiger Ablagerungen.

Trockeneisstrahlen zur Reinigung von Backgeräten

Das Trockeneisstrahlen wird in vielen verschiedenen Branchen eingesetzt. Die einzigartigen Eigenschaften von Trockeneis machen es zu einer idealen Reinigungslösung in vielen gewerblichen und Fertigungsumgebungen.

Das Trockeneisstrahlen kann zahlreiche Objekte mit unterschiedlichen, komplexen Geometrien gleichzeitig reinigen, weshalb die Reinigung von Kunststoff- und Gummiformen eine Hauptanwendung für die Technologie ist.^[7] Trockeneis ersetzt herkömmliche Reinigungsmethoden, die auf manuellem Schrubben und der Verwendung chemischer Reinigungsmittel beruhen. Durch Trockeneisstrahlen werden die Formen bei Betriebstemperatur an Ort und Stelle gereinigt, sodass die Produktion nicht mehr zur Reinigung eingestellt werden muss.^[8]

Lebensmittelindustrie[edit]

Trockeneisstrahlen kann zum Reinigen von Geräten für die Lebensmittelverarbeitung verwendet werden.^[9] Bereits 2004 dokumentierte die britische Food Standards Agency den Prozess zur effektiven Dekontamination von Oberflächen von Salmonella enteritidis, E coli, und Listeria monocytogenes derart, dass diese Mikroorganismen mit herkömmlichen mikrobiologischen Methoden nicht nachweisbar sind.^[10] “Infolge von zwei Ausbrüchen Salmonellose im Zusammenhang mit dem Verzehr von Erdnussbutter und Babynahrung in den Jahren 2006-2007,^[11][12] “Von GMA-Mitgliedern wie Cargill” wurden Anstrengungen unternommen, um die Branchenpraktiken zur Beseitigung von Salmonellen in Produkten mit geringer Feuchtigkeit neu zu bewerten, “weil” Salmonellenausbrüche von Produkten mit niedriger Feuchtigkeit relativ selten sind, aber häufig eine große Anzahl von Menschen betreffen “. Ein Dokument ergab sich aus diese Anstrengung mit dem Titel “KONTROLLE VON LACHSELLA IN LEBENSMITTELN MIT NIEDRIGER FEUCHTIGKEIT”.^[13]

Es kann auch verwendet werden, um einige Geräte ohne Demontage und ohne Brand- oder Stromgefahr zu reinigen. Die EPA empfiehlt das Trockeneisstrahlen als Alternative zu vielen Arten der Reinigung auf Lösungsmittelbasis.^[14]

Katastrophenhilfe[edit]

Der Reinigungsprozess kann zur Sanierung von Katastrophen verwendet werden, einschließlich Schimmel-, Rauch-, Feuer- und Wasserschäden.^[15]

Erhaltung historischer Gegenstände[edit]

Aufgrund der nicht abrasiven Natur von Trockeneis und der Abwesenheit von Sekundärabfällen aus dem Reinigungsprozess wird Trockeneisstrahlen in Konservierungs- und historischen Konservierungsprojekten eingesetzt. Das Reinigungsverfahren wurde zur Erhaltung des USS-Monitors verwendet^[16] und das Philadelphia Museum of Art.^[17]

Halbleiterherstellung[edit]

Aufgrund der rückstandsfreien Sublimation der Strahlmedien findet das Trockeneisstrahlen Verwendung in der Halbleiter-, Luft- und Raumfahrt- und Medizintechnikherstellung^[18] Branchen.

Metallbearbeitung[edit]

Der Reinigungsprozess wird auch in anderen Fertigungsumgebungen verwendet, z. B. bei der Reinigung von Produktionsanlagen an automatisierten Schweißlinien.^[19] Reinigung von Verbundwerkzeugen,^[20] Reinigung von Industriedruckmaschinen,^[21] Reinigungsformen und -geräte für Gießereien,^[22] und um Geräte und Werkzeuge in Onshore- und Offshore-Umgebungen in der Öl- und Gasindustrie zu reinigen.

Das Trockeneisstrahlen wird auch zum Entgraten und Entblitzen von Teilen verwendet^[23] und in der Oberflächenvorbereitung vor dem Lackieren.

Kohlendioxid wird ab Konzentrationen über 1% zunehmend toxisch.^[24] und kann auch Sauerstoff verdrängen, was zu Erstickung führt, wenn das Gerät nicht in einem belüfteten Bereich verwendet wird. Da Kohlendioxid schwerer als Luft ist, müssen sich die Abluftöffnungen auf oder in Bodennähe befinden, um das Gas effizient zu entfernen. Bei Normaldruck hat Trockeneis eine Temperatur von –78 ° C und muss mit isolierten Handschuhen behandelt werden. Augen- und Gehörschutz sind erforderlich, um Trockeneisreinigungsgeräte sicher zu verwenden.

Geschichte[edit]

Es wird angenommen, dass die US-Marine 1945 als erste mit Trockeneisstrahlen experimentierte. Sie waren daran interessiert, die Technologie für verschiedene Entfettungsanwendungen einzusetzen.^[25]

1959 meldete Unilever ein Patent für die Verwendung von Trockeneisstrahlen (oder Wassereisstrahlen oder einer Kombination aus beiden) als Verfahren zum Entfernen von Fleisch aus Knochen an.^[26]

1971 meldete Chemotronics International Inc. ein Patent für die Verwendung von Trockeneisstrahlen zum Entgraten und Entspülen an.^[27]

Ein Patent für das Trockeneisstrahlen wurde 1974 von Lockheed Martin angemeldet.^[28]

Die ersten Patente für die Entwicklung und das Design der modernen Einschlauch-Trockeneisstrahltechnologie wurden 1986, 1988 an David Moore von Cold Jet, LLC erteilt (US-Patent 4,617,064 und US-Patent 4,744,181).

Siehe auch[edit]

Verweise[edit]

Externe Links[edit]