Clean & Green Industrielle Teile-Reinigung Serie: Teil 2 – Nachhaltig saubere, leistungsstarke Teile

Ihren Teilefertigungsprozess grün halten, ohne auf Sauberkeit zu verzichten

In Teil 1 der Clean & Green Industriellen Teile-Reinigung Serie diskutierten wir Umweltaspekte für grüne Teile-Reinigungslösungsmittel. In diesem Artikel konzentrieren wir uns darauf, Ihren Teilefertigungsprozess grün UND sauber zu halten. In einer Branche, in der Produktionszeit, Volumen und Qualität kritisch sind, ist es zunehmend wichtig, sicherzustellen, dass Ihre Produktionsergebnisse gewünschte Resultate und festgelegte Spezifikationen erfüllen. Teile-Reinigung ist ein großer Teil dieser Gleichung.

Es ist für jeden Hersteller ebenso wichtig, die „Gesamtkosten des Besitzes“ (Total Cost of Ownership) bei der Betrachtung des Reinigungsprozesses zu berücksichtigen. Anlagenleiter müssen sich in den umfangreichen Reinigungsprozessen und -chemien auskennen, die das erforderliche Leistungsniveau bieten sowie EH&S-Standards erfüllen. Diese Manager MÜSSEN die Unterschiede zwischen wässrigen und Lösungsmittel-Reinigungslösungen sowie die Vor- und Nachteile jedes Prozesses kennen, um sicherzustellen, dass Ihr Teilefertigungsprozess grün UND sauber ist.

Chemie zuerst

Die Reinigungsleistung steht in direktem Zusammenhang mit der Auswahl der Reinigungsausrüstung und des richtigen chemischen Prozesses (d. h. Reinigungslösung, Schmutzkompatibilität, Lösungskonzentration, Lösungstemperatur, richtige Einwirkzeit und erforderliche mechanische Einwirkung). Es braucht die richtige Kombination all dieser Zutaten, um maximale Ergebnisse für Produktion, Qualität, Personalsicherheit und Umweltanforderungen zu erzielen.

Alle Reinigungsmittel oder kumulativen Badlösungen, die als gefährlich eingestuft sind, sind für spezielle Abfallbehandlung/Entsorgung vorgesehen, da sie generell:

• Kanzerogene (krebsverursachend)
• Bioakkumulativ (reichen sich in menschlichem Zellgewebe an)
• Toxisch (giftig)
• Die meisten Abwasserbehandlungssysteme beeinträchtigen (nicht biofreundlich)
• Umweltbedenken entsprechen müssen (EPA, OSHA, ACGIH, NIOSH, etc.)

In den USA werden diese Substanzen durch die US EPA, Clean Water Act, Clean Air Act und andere regulatorische Belange wie lokale Compliance reguliert. Die ultimative Herausforderung besteht darin, ein Gleichgewicht zwischen Leistung, EH&S-Bedenken und Betriebskosten zu finden. Das Erreichen eines Ziels kann manchmal im Widerspruch zu einem anderen stehen – das ist das Gleichgewicht, um Ihren Teilefertigungsprozess grün UND sauber zu halten.

Allgemeine wässrige Reinigung

Dieser Prozess besteht aus gemischtem Wasser und wasserlöslichen chemischen Komponenten. Diese Verbindungen können Additive (Tenside, Lösungsmittel, Säuren, alkalische Aufbauagenten und Inhibitoren) enthalten, um die Prozessleistung zu verbessern oder spezifische Bedürfnisse zu erfüllen. Ideale Verbindungen sind als niedrige oder keine flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs), keine gefährlichen Luftschadstoffe (HAPs), nicht brennbar oder entzündlich und kein globales Erwärmungspotenzial (GWP) bewertet.

Normalerweise mit Wasser im Chemiebereich von 2–15 Prozent verdünnt, spülen sich diese Reinigungsprodukte leicht mit Wasser ab. Es gibt eine Reihe dieser Produkte auf dem Markt, und sie sind allgemein für den Einsatz mit allen Arten von Sprüh- und Tauchwaschanlagen konzipiert. Einige Unternehmen fügen den Einsatz von Ultraschall oder andere Arten mechanischer Einwirkung hinzu, um die Partikelentfernung zu verbessern. Wässrige Reinigungschemien umfassen Emulgatoren, Nicht-Emulgatoren (Öl-trennend), sauer (pH unter 4), neutral (pH 4–9) und alkalisch (pH 9–12,5).

Bei wässrigen Verfahren kommen Zusatzanforderungen hinzu, daher müssen wässrige Reinigungssysteme folgende Merkmale beinhalten, um saubere Teile zu produzieren:

• Quelle für Frischwasser zum Nachfüllen, um Wasserverluste durch Abluftsysteme, Mitnahme an Teilen, Verdunstung, mehrfache Spülstufen und Verdünnung durch Überläufe in Abfluss oder Recyclingprozess zu ersetzen.
• Die Qualität des Spülwassers ist wichtig, basierend auf der erforderlichen Teilequalität von fleckenfreiem Spülen bis zu Reinheitsgrad bei kritischer Reinigung wie medizinisch.
• Die Kosten für dieses Wasser – insbesondere Entsorgung oder Recycling – variieren basierend auf lokalen Gebühren, Abgaben und anderen Faktoren.
• Wenn zusätzliche Spülstufen erforderlich sind – wird auch zusätzlicher Hallenplatz benötigt.
• Typischerweise ist ein automatisiertes Materialhandhabungssystem erforderlich, um das Werkstück von Stufe zu Stufe zu bewegen. Dies erhöht die Kosten.
• Die Kosten zur Erzeugung von RO- oder DI-Wasser müssen in den gesamten Betriebskosten berücksichtigt werden.
• Und in einigen Fällen ist der Benutzer auf Gesamtgallonen in einem festgelegten Zeitrahmen begrenzt. Daher ist das für die Produktion erforderliche Volumen nicht immer verfügbar.
• Badle Lebensdauer muss berücksichtigt werden – ersetzen oder recyceln. Mit dieser Funktion kommen Ersatzchemie und Wasser, was zu Kosten und Zeit führt.
• Analytischer Prozesszeitaufwand zur Überwachung/Prüfung des chemischen Konzentrationsprozentsatzes im Bad, um sicherzustellen, dass er den gewünschten Prozessbereich erfüllt.
• Entsorgung kontaminierter Bäder oder aus dem Bad entfernter Schmutz – Zeit und Geld.
• Vielfalt der zu reinigenden Produkte kann verschiedene Chemikalien erfordern.
• Zahlreiche andere Aktionen, die manchmal basierend auf Prozess/Anwendung erforderlich sind, wie z. B. Abluftwäscher erforderlich, etc.

Allgemeine Lösungsmittel-Entfettung

Dies ist der häufigste Prozess, der heute von vielen Herstellern verwendet wird. Heutige Sauberkeitsspezifikationen für Präzisions- und kritische Reinigung zeigen an, dass die meisten Metallteile keine Kontaminanten-Rückstände oder Spülwasser-Rückstände auf dem Produkt haben dürfen, was das Interesse an Lösungsmittel-Reinigungsmitteln erhöht. Es ist wichtig zu beachten, dass der Einsatz von Lösungsmitteln in der Fertigung zunimmt. Zusätzlich zu den oben genannten Sauberkeitsspezifikationen nimmt die Lösungsmittel-Reinigung auch aufgrund überlegener Leistung im Vergleich zur Unfähigkeit von Wasser, in bestimmten Kriterien, Komponentenabständen und restriktiven Trocknungsprozessen richtig zu funktionieren, zu. Materialverträglichkeit ist ebenso ein Hauptbereich für Bedenken, wo Lösungsmittel überlegen sind!

Im Gegensatz zu wässrigen Reinigern, die auf spezifische Prozesse pro Substrat abgestimmt werden müssen, bieten Lösungsmittel allgemein:

• Multi-Metall-Kompatibilität
• Mehrfach-Schmierstoff-Entfernungs-Kompatibilität
• Einfache Anwendung
• Sicheres Trocknen
• Sehr niedrige Oberflächenspannung (Fähigkeit, schnell einzudringen und zu verdampfen)
• Weniger Hallenplatzbedarf
• Geringerer Energieverbrauch und damit niedrigere Betriebskosten
• Null Ableitung in den Abfluss

Anwender bewerten heute diese Prozesse, um einen sichereren Arbeitsplatz zu bieten, während die Produktionsdurchsatzrate innerhalb der erwarteten Betriebskosten verbessert wird. Basierend auf regulatorischen Bedenken haben viele Chemikalienhersteller Ressourcen in Forschungs- und Entwicklungsbemühungen investiert.

Trend heute: Vakuum-Entfettungssysteme – Innovation mit Leistung in kompaktem Paket

Kürzlich hat eine neue Generation von Lösungsmittel-Reinigungssystemen mit neuen aufkommenden Lösungsmitteln wie modifizierten Alkoholen und raffinierten Kohlenwasserstoffen kombiniert, um einige wässrige und traditionelle Lösungsmittelsysteme zu ersetzen.

Vakuum-Entfettungssysteme können den Lösungsmittelverbrauch drastisch reduzieren und dem Bediener maximale Isolation vom Prozess bieten. Diese neuen hochbewerteten Maschinen und Lösungsmittel bieten folgende Merkmale:

• Eingeschlossener Prozessbetrieb / isoliert von Personal und Umgebungsbereich
• Hohe PEL-Grenzwerte für Personalsicherheit
• Niedrige GWPs
• Niedrige Oberflächenspannung für überlegene Penetration / Verdampfung
• Niedrige VOC-Bewertungen
• Nicht brennbar
• Niedriger CO2-Fußabdruck / energieeffizienter
• Kompatibilität mit Multi-Metallen/Schmierstoffen
• Schnelles Trocknen (und generell rückstandsfrei)
• Nichts in den Abfluss
• Kein Wasserverbrauch
• Ultra-niedrige Luftemissionen
• Mehrere Prozesseoptionen wie Ultraschall, Rotation, Tauch, Sprüh, etc.
• Überlegene Trocknungsfähigkeit durch Vakuumextraktion
• Bord-Destillation gewährleistet kontinuierliche Lösungsmittelqualität während aller Betriebsphasen, während der Abfallstrom konsolidiert wird, was Entsorgungskosten reduziert.
• Korrosionsschutz auf Abruf (falls erforderlich)
• Einige Lösungsmittelauswahlen funktionieren gleichermaßen gut auf sowohl polaren als auch unpolaren Böden, wodurch eine Vielzahl von Böden in einem einzigen Gerät gereinigt wird

„und denken Sie immer daran – Lösungsmittel dringen dort ein, wo Wasser nie hinkommt – und was reingeht, muss rauskommen, um sauber zu sein!“

Diese Systeme bieten die wirtschaftlichste „Gesamtkosten des Besitzes“ über traditionelle Reinigungssysteme auf dem Markt heute. Ihre Beliebtheit nimmt täglich auf globaler Ebene zu.

Wahl zwischen wässriger oder Lösungsmittel-Reinigung

Ob eine wässrige oder eine Lösungsmittel-Prozess verwendet wird, ist die Wahl des Teileherstellers, natürlich, aber die richtige Chemie und Ausrüstung wird helfen, Ihren Teilefertigungsprozess grün UND sauber zu verbessern und zu halten. Die vielen Eigenschaften und verschiedenen Aspekte der beiden Prozesstypen müssen bewertet werden. Kompatibilitäts- und Effizienztests sollten durchgeführt werden, bevor ein neuer Prozess ausgewählt wird. Solche Tests könnten beweisen, dass ein Prozess einem anderen überlegen ist und/oder anzeigen, dass ein Prozess nicht am besten für die spezifischen Fertigungsbedürfnisse geeignet ist.

Erwägen Sie, eine Matrix wie die untenstehende zu entwickeln, um die besten Optionen für Ihre Fertigungsanwendung zu identifizieren.

Technischer Hinweis: Wenn Ihre Werksreinigungsoperationen die Entfernung sowohl polarer als auch unpolaren Böden umfassen, ist es möglich, die Operationen in einer einzigen Station zu kombinieren, indem das richtige Lösungsmittel verwendet wird.

Ihren Teilefertigungsprozess grün halten – Entsorgung vereinfachen & Kosten senken

Nehmen Sie sich Zeit, die Ziele zu bewerten, die Sie priorisieren möchten:

• Produktionsdurchsatz
• EH&S-Anforderungen für Personal
• Sauberkeitsspezifikationen
• Abfallentsorgungskosten
• Bestehende Reinigungsausrüstung aufrüsten
• Zukünftige Prozessänderung
• Gesamtbetriebskosten

Ich empfehle Ihnen, verschiedene Technologie-Enabler zu kontaktieren, um eine Datamatrix zu entwickeln, die Ihnen hilft, „die Lücken zu füllen“. Finden Sie vertrauenswürdige professionelle Organisationen wie Productivity, die Ihnen genaue Informationen und Unterstützung bieten.

Jeder Dollar, den Sie durch „grünere“ Prozesse einsparen, wird sich vielfach vervielfachen:

• Weniger Chemikalienverbrauch
• Weniger Abfallentsorgung
• Weniger Ausschuss
• Verbesserte Qualität
• Reduzierte Personalexposition gegenüber Operationen/Chemikalien
• Weniger verbrauchte Energie

All dies und mehr summiert sich zu erheblichen Einsparungen für Ihr Unternehmen und unsere Umwelt langfristig. Sie können heute grün und sauber sein!

Productivity und Partner, KYZEN / Gosiger, können eine kostenlose Prozessevaluation und Reinigungsanalyse an Ihren Teilen durchführen, um Ergebnisse zu verifizieren, bevor Sie eine Verpflichtung eingehen. Kontaktieren Sie uns noch heute, um Ihre grüne Teile-Reinigungsreise zu beginnen!

Um Teil 1 unserer Clean & Green Industriellen Teile-Reinigung Serie zu lesen, gehen Sie zum Artikel Environmental Considerations for Green Parts Cleaning Solvents.

Geschrieben von Joe McChesney, Global Products Line Manager – Solvents für Kyzen.

Joe McChesney ist Global Products Line Manager – Solvents für KYZEN Corporation. Über 40 Jahre Erfahrung bezüglich Lösungsmittel- und wässriger Reinigungsprozesse von konzeptionellem Design bis zum Feldeinsatz. KYZEN ist ein globaler Anbieter umweltverantwortlicher, RoHS-konformer Präzisionsreinigungschemien für Branchen von Elektronik und fortschrittlicher Verpackung bis Metallveredelung und Luft- und Raumfahrtanwendungen.

Referenzquellen