Kurzantwort: Werkzeuge zur Oberflächenkonditionierung reinigen Metall und bereiten es für das Beschichten vor. Die Hauptgruppen sind das Strahlen mit Strahlmittel (Sand, Korund/Grit, Glasperlen, Stahlkies, Dampfstrahlen), Hand- und Elektrowerkzeuge (Drahtbürsten, Schleifer, Fächerschleifscheiben, Nadelentroster) sowie Bristle-Blasting-Werkzeuge wie der Bristle Blaster®. Sie unterscheiden sich darin, ob sie nur reinigen oder auch das Rauheitsprofil erzeugen, das eine Beschichtung benötigt.
Das Konditionieren, Bearbeiten und Reinigen von Metalloberflächen ist auf viele Arten möglich. Alle diese Formen der Oberflächenvorbereitung verfolgen denselben Zweck: Beschichtungen, Walzzunder, Rost und andere Verunreinigungen zu entfernen, um die Lebensdauer eines Stahlobjekts zu verlängern. Häufig geschieht dies vor dem Auftragen einer (neuen) Beschichtung. Damit dies fachgerecht gelingt, muss die Oberfläche gereinigt und mit einem Profil versehen werden, in dem sich die Beschichtung verankern kann. Dieser Artikel behandelt die wichtigsten Werkzeuge zur Oberflächenkonditionierung, wie sie funktionieren, welches Ergebnis sie jeweils liefern und wo sich die Elektrowerkzeuge von MontiPower® einordnen.
Sandstrahlen als Werkzeug zur Oberflächenkonditionierung
Eine der bekanntesten und am weitesten verbreiteten Methoden der Oberflächenkonditionierung ist das Strahlen mit Strahlmittel. Es gibt verschiedene Formen, die aber im Wesentlichen gleich funktionieren: Ein Strahlmittel wird mit Druckluft (oder durch ein Schleuderrad) mit hoher Geschwindigkeit gegen die Oberfläche geschleudert, und der Aufprall des Strahlmittels schlägt Beschichtungen, Rost und Schmutz ab. Kantige Strahlmittel schneiden zudem ein Profil in den Stahl.
Ursprünglich war das Sandstrahlen die am weitesten verbreitete Form des Strahlens. Sand trug gut ab und war billig, deshalb wurde Sandstrahlen in vielen Branchen eingesetzt. Mit der Zeit wurden seine Nachteile deutlich. Quarzsand zerfällt zu alveolengängigem kristallinem Quarzstaub, der Silikose und Lungenkrebs verursacht. Deshalb ist das Strahlen mit Quarzsand in einer Reihe von Ländern verboten oder eingeschränkt, und wo es noch erlaubt ist, wird es durch Expositionsgrenzwerte streng reguliert, etwa durch den OSHA-Standard für alveolengängiges kristallines Siliziumdioxid in den USA.
Oberflächenkonditionierung mit anderen Strahlmitteln und Verfahren
Als Quarzsand eingeschränkt wurde, traten andere Strahlmittel an seine Stelle, etwa Glasperlen (Glasperlenstrahlen), Korund (Aluminiumoxid), Stahlkies und Stahlkugeln, Schlacken und Kunststoffstrahlmittel. Zudem entwickelten sich verschiedene Strahlverfahren, etwa das Schleuderradstrahlen für Fertigungslinien und das Vakuumstrahlen, bei dem das Strahlmittel direkt an der Düse zurückgewonnen wird. Diese Strahlmittel und Verfahren werden auch heute noch vielfach zur Oberflächenkonditionierung eingesetzt.
Auch wenn diese Strahlmittel die spezifische Quarzgefahr von Sand vermeiden, hat das Strahlen mit Strahlmittel eigene Nachteile, die unter die Gefahren des Sandstrahlens ausführlicher behandelt werden:
- Aufbau und Einhausung: Strahlen erfordert einen Kompressor, einen Strahlkessel, Schläuche, Strahlmittelnachschub, eine Einhausung und einen Entsorgungsweg. Bei kleinen Flächen kostet dieser Aufbau oft mehr als das Strahlen selbst.
- Know-how und Kosten: Ein gleichmäßiges Ergebnis erfordert geschultes Personal, weshalb Strahlarbeiten in der Regel von Fachbetrieben ausgeführt werden.
- Staub und Abfall: Verbrauchtes Strahlmittel, vermischt mit abgetragener Beschichtung – mitunter blei- oder chromathaltig –, muss gesammelt und entsorgt werden.
- Beschädigungsrisiko: Die aggressive Wirkung kann dünne oder empfindliche Teile beschädigen.
Für empfindlichere Oberflächen wird häufig das Dampfstrahlen eingesetzt, bei dem dem Strahlmittel Wasser beigemischt wird. Es reduziert Staub und ist schonender, arbeitet bei starker Verunreinigung aber langsamer und bringt Wasser auf die Oberfläche.
Hand- und Elektrowerkzeuge zur Oberflächenkonditionierung
Wo Strahlen unpraktikabel ist, erfolgt die Oberflächenkonditionierung in der Regel mit Hand- und Elektrowerkzeugen. Diese lassen sich in Gruppen mit sehr unterschiedlichen Ergebnissen einteilen:
| Werkzeug | Wirkungsweise | Typisches Ergebnis |
|---|---|---|
| Drahtbürsten (von Hand oder maschinell) | Reibt losen Rost und Lack ab | SSPC-SP 2 / SP 3 (St 2 / St 3); kein neues Profil, vorhandener Zunder kann poliert werden |
| Schleif- und Fächerschleifscheiben | Schneidet durch Zunder und Beschichtung und trägt dabei etwas Stahl ab | Blankes Metall, aber ein flaches, gerichtetes Profil |
| Nadelentroster / Nadelabklopfer | Der Aufprall gehärteter Nadeln schlägt Zunder und Rost ab | Wirksam bei starkem Rost und an Schweißnähten; unregelmäßiges Profil, das gemessen werden muss |
| Bristle Blasting (Bristle Blaster®) | Drahtborstenspitzen schlagen auf und prallen zurück, entfernen Verunreinigungen und hinterlassen Mikrokrater | Blankes Metall mit Rauheitsprofil; Reinheit vergleichbar mit Sa 2½ / SSPC-SP 10 in dokumentierten Versuchen |
Der Unterschied ist wichtig, weil Beschichtungsspezifikationen in der Regel sowohl Reinheit als auch Profil verlangen. Die maschinelle Reinigung nach SSPC-SP 3 ist nicht dafür vorgesehen, fest haftenden Walzzunder, Rost und Lack zu entfernen, und SSPC-SP 11 weist darauf hin, dass maschinelle Drahtbürsten oder Schleifscheiben allein das geforderte Profil möglicherweise nicht erzeugen.
Die Werkzeuge zur Oberflächenkonditionierung von MontiPower
Der Bristle Blaster® und der MBX® von MontiPower sind handgeführte Elektrowerkzeuge mit patentierten rotierenden Drahtborstenbändern, die Verunreinigungen ohne loses Strahlmittel entfernen. Da sie sich einfach einsetzen lassen, können Instandhaltungsteams Beschichtungen, Lack, Rost und Walzzunder an kleinen und schwer zugänglichen Stellen selbst entfernen, statt einen Strahlbetrieb zu beauftragen. Mit einer Auswahl an Bändern für unterschiedliche Substrate und Aufgaben gibt es für die meisten Konditionierungsarbeiten eine passende Konfiguration:
- Bristle Blaster® – für die Stahloberflächen-Vorbereitung vor dem Beschichten. Er entfernt Korrosion, Beschichtungen und Walzzunder und erzeugt in einem Arbeitsgang ein Rauheitsprofil: 65–85 µm Rz auf Standardstahl, bei einer mit ISO 8501-1 Sa 2½ / SSPC-SP 10 vergleichbaren Reinheit in dokumentierten Versuchen. Die Ergebnisse variieren mit Stahlgüte, Rostgrad, Band und Arbeitstechnik.
- MBX® – für Karosseriebleche und dünnere Substrate. Er entfernt Rost, Lack, Unterbodenschutz, Dichtmassen und Klebstoffe ohne Hitze oder Verzug; grobe und mittlere Bänder hinterlassen auf solchen Blechen ein dem Sandstrahlen ähnliches Oberflächenbild. Er ist nicht dafür vorgesehen, Baustahl auf einen strahlvergleichbaren Standard vorzubereiten.
Für die Vorbereitung kleinerer Flächen auf das Beschichten ist der Bristle Blaster® damit eine praktikable Alternative zum Sandstrahlen und zu anderen Verfahren des Strahlens mit Strahlmittel. Große, offene Neubauflächen lassen sich in der Regel weiterhin schneller strahlen.
Wie funktionieren die Werkzeuge zur Oberflächenkonditionierung von MontiPower?
Die Elektrowerkzeuge von MontiPower arbeiten mit einem rotierenden Band aus Drahtborsten mit speziell geformten, nach vorn gebogenen Spitzen. Beim Bristle Blaster® hält eine Beschleunigerleiste die Borstenspitzen bei jeder Umdrehung kurz zurück. Werden sie freigegeben, schnellen die Spitzen mit hoher kinetischer Energie nach vorn, treffen auf die Oberfläche und ziehen sich sofort wieder zurück (Rückprall). Diese Schlag-und-Rückprall-Wirkung entfernt Beschichtungen, Rost, Walzzunder und andere Verunreinigungen präzise, und der Aufprall hinterlässt Mikroeindrücke, die das Rauheitsprofil für eine neue Beschichtung bilden – eine Struktur, die einer mit Strahlmittel gestrahlten Oberfläche ähnelt.
Der MBX® arbeitet ohne Beschleunigerleiste: Seine flexiblen Borsten werden in einem patentierten Gehäuse durch die Fliehkraft nach außen geschleudert und arbeiten auf einem Luftpolster, wodurch er sich zum Reinigen dünner Bleche eignet, ohne in das Substrat zu schleifen.
Strahlmittelfrei bedeutet nicht staubfrei: Der von der Oberfläche abgetragene Rost und die abgetragene Beschichtung werden weiterhin zu Partikeln, daher bleiben eine Absaugung, wo verfügbar, und geeigneter Atemschutz notwendig.
Häufig gestellte Fragen
Was ist Oberflächenkonditionierung?
Oberflächenkonditionierung ist das Reinigen und Strukturieren einer Oberfläche, damit sie für den nächsten Arbeitsschritt bereit ist, meist das Beschichten. Bei Stahl bedeutet das, Rost, Walzzunder, alte Beschichtung und Verunreinigungen zu entfernen und, wo die Beschichtung es erfordert, ein Rauheitsprofil für die Haftung zu erzeugen.
Bereitet eine Drahtbürste Stahl ausreichend für das Beschichten vor?
Nur für Beschichtungen mit geringen Anforderungen. Drahtbürsten entfernen losen Rost und Lack nach SSPC-SP 2 oder SP 3, beseitigen aber keinen fest haftenden Walzzunder und erzeugen kein neues Profil; zudem können sie die Oberfläche polieren. Hochleistungsbeschichtungen erfordern in der Regel blankes Metall mit einem messbaren Rauheitsprofil.
Was ist der Unterschied zwischen dem Bristle Blaster® und dem MBX®?
Der Bristle Blaster® nutzt eine Beschleunigerleiste, sodass seine Borstenspitzen auf den Stahl schlagen und ihn auf ein mit Sa 2½ / SSPC-SP 10 vergleichbares Ergebnis reinigen und profilieren. Der MBX® reinigt Karosseriebleche und dünne Substrate ohne Hitze oder Verzug und ist nicht für eine strahlvergleichbare Stahlvorbereitung ausgelegt.
Quellen
- OSHA, 29 CFR 1926.1153 — Respirable crystalline silica. osha.gov
- Roadmap on Carcinogens, Respirable crystalline silica. stopcarcinogensatwork.eu
- SSPC-SP 3, Power Tool Cleaning. Kopie der Norm
- SSPC-SP 11, Power Tool Cleaning to Bare Metal. Kopie der Norm
- R. Stango et al., Bristle blasting fundamentals, NACE CORROSION 2009. content.ampp.org
