Trockeneisstrahlen

Dieser Artikel erklärt, wie Trockeneisstrahlen funktioniert, wofür es sich eignet, wo seine Grenzen und Sicherheitsaspekte liegen und welche Werkzeuge Sie einsetzen sollten, wenn eine Stahloberfläche für die Beschichtung gereinigt und profiliert werden muss.

Trockeneisstrahlen oder CO2-Strahlen ist ein Reinigungsverfahren, bei dem festes CO2 in einem Druckluftstrom beschleunigt und auf eine Oberfläche gerichtet wird, um sie zu reinigen. Im Vergleich zu anderen Strahlverfahren ist es eine saubere Technik: Es entfernt Schmutz, Öl, Fett sowie manche Farben und Beschichtungen, und da das Trockeneis sublimiert, fällt kein verbrauchtes Strahlmittel an, das eingesammelt werden müsste. Entsorgt werden muss nur die entfernte Verunreinigung selbst, was Sekundärabfälle erheblich reduziert.

Was ist Trockeneisstrahlen?

Trockeneisstrahlen ist ein Verfahren, bei dem Pellets aus festem Kohlendioxid (CO2), sogenanntes Trockeneis, mit hoher Geschwindigkeit auf Oberflächen gestrahlt werden, um sie zu reinigen. Es wird manchmal auch Trockeneisreinigung, kryogenes Strahlen oder CO2-Reinigung genannt. Wenn die Pellets auf die Oberfläche treffen, sublimiert das Trockeneis (es geht direkt vom festen in den gasförmigen Zustand über) und löst Schmutz, Öl, Fett und andere Verunreinigungen.

Das Verfahren wird auf verschiedensten Oberflächen eingesetzt, etwa an Metallformen, Maschinen, elektrischen Anlagen und Förderanlagen. Da es trocken und nicht abrasiv ist, wird es häufig für die Industriereinigung verwendet, wenn der Untergrund nicht beschädigt werden darf oder Wasser und Chemikalien unerwünscht sind. Einen genaueren Blick auf seine Grenzen bietet unsere Seite Trockeneisstrahlen: Funktionsweise und Grenzen.

Wie funktioniert Trockeneisstrahlen?

Trockeneisstrahlen beruht auf dem Prinzip beschleunigter Partikel, die auf eine Oberfläche treffen und beim Kontakt sublimieren. Feste CO2-Partikel werden mit Druckluft auf die Oberfläche geschleudert. Die Forschung beschreibt drei zusammenwirkende Mechanismen: den Thermoschock, wenn die sehr kalten Pellets die Verunreinigung abkühlen, die kinetische Energie aus dem Druckluftstrom und die Sublimation der Pellets, deren Ausdehnung zu Gas hilft, das gelöste Material abzuheben.

Da die Pellets zu Gas werden, hinterlassen sie weder chemische Rückstände noch Strahlmittel, das beseitigt werden müsste. Der entfernte Schmutz oder die entfernte Beschichtung fällt jedoch weiterhin zu Boden oder gelangt in die Luft und muss gesammelt werden. Damit ist Trockeneisstrahlen ein nützliches Reinigungsverfahren für viele industrielle und gewerbliche Anwendungen – aber eben ein Reinigungsverfahren und kein Verfahren der Oberflächenvorbereitung für die Beschichtung von Stahl.

Was sind die Vorteile des Trockeneisstrahlens?

Der Hauptvorteil des Trockeneisstrahlens ist, dass es sich um eine nicht abrasive Form der Reinigung handelt. Es beschädigt die zu reinigende Oberfläche nicht und entfernt dennoch Schmutz und Ablagerungen. Außerdem kommt es ohne Wasser und ohne Reinigungschemikalien aus, sodass kein Abwasser oder Lösemittel aufbereitet werden muss und Teile oft an Ort und Stelle gereinigt werden können.

Was sind die Nachteile des Trockeneisstrahlens?

• Kosten und Energie. Das Verfahren erfordert spezielle Ausrüstung, Schulung und große Mengen Druckluft. Die Erzeugung dieser Druckluft und der Pellets ist energieintensiv.
• Trockeneisversorgung. Trockeneis wird aus abgeschiedenem Kohlendioxid hergestellt und sublimiert während der Lagerung ständig, daher muss es zeitnah zum Einsatz produziert oder geliefert werden. Pellets verschlechtern sich zudem bei Lagerung, besonders bei hoher Luftfeuchtigkeit.
• Lärm. Viele Geräte erreichen rund 120 dB(A), daher ist Gehörschutz unerlässlich.
• Kälte. Die extreme Kälte kann empfindliche Bauteile des zu reinigenden Objekts beeinträchtigen.
• Kein Rauheitsprofil. Da Trockeneisstrahlen nicht abrasiv ist, raut es den Untergrund nicht auf. Es erzeugt nicht das Rauheitsprofil, das die meisten Korrosionsschutzbeschichtungen benötigen, und ist nicht dafür ausgelegt, festhaftenden Rost oder Walzhaut zu entfernen.

Welche Ausrüstung wird für das Trockeneisstrahlen benötigt?

Trockeneisstrahlen erfordert spezielle Ausrüstung: eine Trockeneisstrahlmaschine, eine leistungsstarke Druckluftversorgung, Strahlschlauch und Düse, Lagermöglichkeiten für Trockeneis sowie Schutzausrüstung. Das macht es weniger flexibel als handgeführte Maschinenwerkzeuge wie unseren Bristle Blaster® und MBX®, und die hohen Anschaffungskosten sind bei kleineren Aufträgen ein erheblicher Nachteil.

Welches Strahlmittel wird beim Trockeneisstrahlen verwendet?

Das beim Trockeneisstrahlen verwendete Strahlmittel ist festes Kohlendioxid (CO2), auch gefrorenes CO2 genannt. Strahlmaschinen verwenden in der Regel kleine Pellets, typischerweise 3 mm Durchmesser oder kleiner; manche Geräte schaben größere Blöcke für empfindliche Reinigungsaufgaben zu feinen Partikeln.

Ist Trockeneisstrahlen sicher?

Trockeneisstrahlen vermeidet giftige Strahlmittel und Reinigungschemikalien, birgt aber eigene Gefahren, die beherrscht werden müssen:

• Erstickungsgefahr. Trockeneis hat etwa −78 °C (−109 °F) und geht in große Mengen CO2-Gas über. In schlecht belüfteten oder engen Bereichen kann dies die CO2-Konzentration auf gefährliche Werte ansteigen lassen; das Gas ist schwerer als Luft und sammelt sich an tiefen Stellen.
• Kälteverbrennungen. Der Kontakt mit Trockeneis oder damit abgekühlten Oberflächen kann Kälteverbrennungen und Erfrierungen verursachen.
• Lärm und Partikel. Hohe Schallpegel erfordern Gehörschutz, und die entfernte Verunreinigung kann in die Luft gelangen, weshalb Augen- und Atemschutz gemäß Gefährdungsbeurteilung vorzusehen sind.

Beim Trockeneisstrahlen fallen weder sekundäres Strahlmittel noch Abwasser an, was seinen ökologischen Fußabdruck bei vielen industriellen Reinigungsaufgaben gering hält.

Welche Alternativen zum Trockeneisstrahlen gibt es für die Oberflächenvorbereitung?

Wo es um Reinigung geht, konkurriert Trockeneisstrahlen mit Verfahren wie dem Sodastrahlen und anderen Strahlmitteln, die in 10 Arten des Strahlens mit Strahlmittel behandelt werden. Wo es darum geht, Stahl für eine Korrosionsschutzbeschichtung vorzubereiten, muss die Oberfläche bis auf das blanke Metall gereinigt und profiliert werden – und dafür ist eine andere Art von Werkzeug nötig.

Der Bristle Blaster® und der MBX® von MontiPower® sind handgeführte Alternativen zu Strahlanlagen. Mit ihrer speziell entwickelten Technologie und ihren patentierten Bändern entfernen sie Korrosion und Beschichtungen ohne lose Strahlmittel, was sie für kleinere und schwer zugängliche Bereiche praktisch macht, in denen der Aufbau eines Strahlverfahrens ineffizient ist.

Der Bristle Blaster® erzeugt zudem ein mit dem Strahlen vergleichbares Profil. In dokumentierten Versuchen auf Standardstahl erreicht er eine mit ISO 8501-1 Sa 2½ / SSPC-SP 10 vergleichbare Reinheit und ein Rauheitsprofil von 65–85 µm Rz; die Ergebnisse variieren mit Stahlsorte, Rostgrad, Band und Technik. Der MBX® ist für Karosseriebleche und dünne Bleche ausgelegt, auf denen er Rost, Lack und Unterbodenschutz entfernt; er ist nicht dafür vorgesehen, Baustahl auf einen Grad für Korrosionsschutzbeschichtungen vorzubereiten. Einen vollständigen Vergleich der Optionen finden Sie unter Alternativen zum Sandstrahlen von Stahl.

Wie funktionieren die Borstenwerkzeuge von MontiPower®?

Der Bristle Blaster® und der MBX® sind handgeführte Werkzeuge mit einem rotierenden Band aus speziell entwickelten Borsten mit geschärften, abgewinkelten (geknickten) Spitzen.

Die Bänder drehen sich mit kontrollierter Drehzahl, beim Bristle Blaster® Ultimate Cordless mit rund 2.200 U/min. Beim Bristle Blaster® werden die Spitzen bei jeder Umdrehung kurz von der Beschleunigerleiste zurückgehalten. Beim Freigeben treffen sie mit hoher kinetischer Energie auf die Oberfläche und prallen sofort zurück. Dieser Aufprall entfernt Korrosion und Beschichtungen und hinterlässt eine mikroskopisch eingekerbte Oberflächenstruktur: das Prinzip des Bristle Blasting. Das macht es in vielen Branchen zu einem praktikablen Verfahren der Oberflächenvorbereitung und zu einer Alternative zum Strahlen mit Strahlmittel.

Alternativen zum Strahlen mit Strahlmittel in verschiedenen Branchen

Herkömmliches Strahlen mit Strahlmittel kann Menschen und Umwelt durch Staub, verbrauchtes Strahlmittel und bei manchen Strahlmitteln durch alveolengängigen kristallinen Quarzstaub schaden. Deshalb passen strahlmittelfreie Werkzeuge wie der Bristle Blaster® gut zur Oberflächenvorbereitung im Bereich Marine & Offshore sowie in der Industrie. Strahlmittelfrei heißt allerdings nicht staubfrei: Entfernter Rost und entfernte Beschichtung werden dennoch zu Partikeln, sodass Absaugung und Atemschutz gemäß der Gefährdungsbeurteilung vor Ort vorzusehen sind.

Auch Komfort und Effektivität spielen eine Rolle. In der öffentlichen Infrastruktur ist das Strahlen von Brücken, Bahn- und Straßenbauwerken zeitaufwendige, arbeitsintensive Arbeit unter Zeitdruck, die Arbeiter feinen Partikeln aussetzt. Bei Punktreparaturen, Schweißnähten und kleineren Flächen kann der Bristle Blaster® einen Großteil dieser Strahlarbeiten ersetzen.

Häufig gestellte Fragen

Entfernt Trockeneisstrahlen Rost?

Trockeneisstrahlen kann losen Rost und Oberflächenverunreinigungen entfernen, ist aber nicht abrasiv und nicht dafür ausgelegt, festhaftenden Rost oder Walzhaut zu entfernen. Es erzeugt außerdem kein Rauheitsprofil; Stahl, der eine Korrosionsschutzbeschichtung erhalten soll, muss daher in der Regel anschließend gestrahlt oder mit einem Schlagwerkzeug wie dem Bristle Blaster® bearbeitet werden.

Ist Trockeneisstrahlen sicher?

Es vermeidet giftige Strahlmittel und Chemikalien, birgt aber reale Gefahren. Trockeneis hat etwa −78 °C und kann Kälteverbrennungen verursachen; sublimierendes CO2 kann sich in schlecht belüfteten oder engen Bereichen auf gefährliche Werte anreichern; und die Geräte können rund 120 dB(A) erreichen. Belüftung, bei Bedarf Gasüberwachung sowie Gehör- und Handschutz sind erforderlich.

Erzeugt Trockeneisstrahlen ein Oberflächenprofil für die Beschichtung?

Nein. Trockeneisstrahlen ist nicht abrasiv und lässt die Struktur des Untergrunds im Wesentlichen unverändert. Beschichtungen, die ein Rauheitsprofil benötigen, erfordern ein Verfahren, das den Stahl aufraut, etwa Strahlen mit Strahlmittel oder Bristle Blasting, das in dokumentierten Versuchen ein Profil von 65–85 µm Rz auf Standardstahl erzeugt.

Wofür wird Trockeneisstrahlen eingesetzt?

Es wird hauptsächlich zur Industriereinigung eingesetzt: zum Entfernen von Fett, Öl, Produktionsrückständen, Trennmitteln und manchen Beschichtungen von Formen, Maschinen, elektrischen Anlagen und Produktionslinien, oft ohne Demontage. Es eignet sich für Aufgaben, bei denen Wasser, Chemikalien oder Strahlmittelrückstände unerwünscht sind und der Untergrund nicht beschädigt werden darf.