Was ist Vakuumstrahlen, und wie funktioniert es?

Für die Vorbereitung und Reinigung von Stahloberflächen gibt es viele Arten des Strahlens mit Strahlmittel: Sandstrahlen, Schleuderradstrahlen, Glasperlenstrahlen, Nassstrahlen und Strahlen mit alternativen Strahlmitteln wie Glas- oder Kunststoffgranulat. Das Vakuumstrahlen gehört zur selben Familie. Diese Techniken werden eingesetzt, um Rost, Walzhaut, Beschichtungen und andere Verunreinigungen zu entfernen, mit Strahlmitteln von Stahlkies bis Kupferschlacke. Dieser Artikel erklärt, was Vakuumstrahlen ist, wie es funktioniert, wann es die richtige Wahl ist, welche Grenzen es hat und wie es im Vergleich zu anderen Verfahren abschneidet, einschließlich des strahlmittelfreien Bristle Blasting.

Vakuumstrahlen: Was ist das?

Vakuumstrahlen ähnelt in vielerlei Hinsicht anderen Formen des Strahlens mit Strahlmittel. Wird eine Oberfläche durch Vakuumstrahlen vorbereitet, schleudert Druckluft ein Strahlmittel mit hoher Geschwindigkeit gegen die Oberfläche, entfernt Rost und Beschichtungen und erzeugt ein Oberflächenprofil. Der wesentliche Unterschied liegt darin, was mit dem verbrauchten Strahlmittel und dem beim Strahlen freigesetzten Staub geschieht. Beim offenen Strahlen gelangen Strahlmittel, abgetragene Beschichtung und Staub in den Arbeitsbereich und müssen eingehaust und beseitigt werden. Beim Vakuumstrahlen ist die Strahldüse von einer Absaughaube oder Ummantelung umgeben, sodass der Großteil dieses Materials direkt in die Maschine zurückgesaugt wird. Deshalb wird Vakuumstrahlen mitunter als eine Form des „staubfreien“ Strahlens bezeichnet, obwohl es Emissionen in der Praxis verringert, nicht beseitigt.

So funktioniert Vakuumstrahlen

1. Strahlen: Strahlmittel aus einem Strahlkessel wird mit Druckluft zu einer Düse in einem Strahlkopf gefördert.
2. Abdichten: Der Kopf ist mit einer Ummantelung versehen, meist mit Bürsten oder einer flexiblen Dichtung, die gegen die Oberfläche gehalten wird, um Strahlmittel und Abtrag im Inneren zu halten.
3. Rückgewinnen: Ein am Kopf angeschlossener Saugschlauch saugt verbrauchtes Strahlmittel, abgetragenen Rost und Beschichtung sowie Staub ab, während der Bediener arbeitet.
4. Abscheiden: In der Rückgewinnungseinheit trennt ein Abscheider (typischerweise ein Zyklon) wiederverwendbares Strahlmittel von Feinanteilen und Abtrag.
5. Wiederverwenden und filtern: Wiederverwendbares Strahlmittel gelangt zurück in den Strahlkessel; Staub und Feinanteile werden in einem Filter gesammelt, der bei gefährlichen Beschichtungen wie Bleifarbe ein HEPA-Filter sein sollte.

Da das Strahlmittel viele Male wiederverwendet wird, kommen in der Regel langlebige Strahlmittel wie Stahlkies zum Einsatz. Splitternde Strahlmittel zerfallen schnell und eignen sich weniger für die Wiederverwendung.

Die Vorteile des Vakuumstrahlens

Bei der Reinigung von Stahloberflächen und der Vorbereitung von Stahl fällt beim offenen Strahlen normalerweise eine große Menge Abfall an: das Strahlmittel selbst, vermischt mit dem von der Oberfläche abgetragenen Rost und der Beschichtung. Die wichtigsten Vorteile des Vakuumstrahlens ergeben sich daraus, dass dieses Material direkt an der Quelle gesammelt wird:

• Weniger Reinigung: Der Abtrag wird während der Arbeit gesammelt, statt hinterher zusammengekehrt zu werden.
• Wiederverwendung des Strahlmittels: Zurückgewonnenes Strahlmittel wird abgeschieden und wiederverwendet, was den Strahlmittelverbrauch und die zu entsorgende Abfallmenge verringert.
• Geringere Emissionen: Weit weniger Strahlmittel- und Beschichtungsstaub gelangt in die Umgebung; deshalb wird Vakuumstrahlen in der Nähe laufender Anlagen, in genutzten Gebäuden und in sensiblen Umgebungen eingesetzt.
• Entfernung gefährlicher Beschichtungen: OSHA führt das Vakuumstrahlen mit einer um die Strahldüse angeordneten Absaughaube unter den technischen Schutzmaßnahmen zur Entfernung bleihaltiger Farbe auf.
• Punktreparaturen: Es eignet sich für kleine, örtlich begrenzte Bereiche, in denen eine vollständige Strahleinhausung unverhältnismäßig wäre.

Grenzen des Vakuumstrahlens

• Geringere Flächenleistung: Vakuumstrahlen ist erheblich langsamer als offenes Strahlen und daher für große Flächen unwirtschaftlich.
• Geometrie: Der Kopf muss an der Oberfläche abdichten. An Kanten, Schrauben, Steifen, Rohren und anderen komplexen Formen reißt die Dichtung ab, und Staub entweicht. OSHA empfiehlt, die Kopfausführung auf den Untergrund abzustimmen, damit das Vakuum den Abtrag wirksam zurückhält.
• Nicht emissionsfrei: Der gesammelte Staub enthält weiterhin abgetragene Beschichtung und ist bei Blei- oder Chromatfarben gefährlicher Abfall. Atemschutz und Expositionsüberwachung können weiterhin erforderlich sein.
• Ausrüstung: Kompressor, Strahlkessel, Vakuum- und Rückgewinnungseinheit werden benötigt, sodass der Aufbau aufwendiger ist als bei handgeführten Maschinenwerkzeugen.

Vakuumstrahlen im Vergleich mit anderen Verfahren

Eine Alternative ohne Strahlmittel: Bristle Blasting

Wo das Ziel des Vakuumstrahlens darin besteht, loses Strahlmittel aus dem Arbeitsbereich fernzuhalten, verzichtet das strahlmittelfreie Bristle Blasting ganz auf Strahlmittel. Der Bristle Blaster® verwendet ein rotierendes Band aus gehärteten Drahtborsten, die auf die Oberfläche treffen und zurückprallen und so in einem Durchgang reinigen und profilieren. In dokumentierten Tests erreicht er eine mit ISO 8501-1 Sa 2½ / SSPC-SP 10 vergleichbare Reinheit und ein Rauheitsprofil von 65–85 µm Rz auf Standardstahl; die Ergebnisse variieren mit Stahlsorte, Rostgrad, Band und Technik. Es gibt keinen Strahlkessel, keine Rückgewinnungseinheit und kein Strahlmittel, das wiederverwendet oder entsorgt werden muss. Wie bei jedem Verfahren werden der abgetragene Rost und die Beschichtung dennoch zu Partikeln, daher bleiben Staubabsaugung und PSA angebracht, insbesondere bei Altbeschichtungen. Für große, offene Flächen ist offenes Strahlen oder Vakuumstrahlen in der Regel die schnellere Option. Siehe auch staubarmes Strahlen mit dem Bristle Blaster®.

Häufig gestellte Fragen

Ist Vakuumstrahlen dasselbe wie staubfreies Strahlen?

Nicht ganz. Beim Vakuumstrahlen werden verbrauchtes Strahlmittel und Staub mit einer Absaughaube direkt an der Düse erfasst, während „staubfreies Strahlen“ meist das Nassstrahlen bezeichnet, bei dem Staub mit Wasser gebunden wird. Beide verringern die Emissionen gegenüber offenem Trockenstrahlen, doch keines ist völlig staubfrei, und Abtrag von gefährlichen Beschichtungen muss weiterhin kontrolliert gehandhabt werden.

Welches Strahlmittel wird beim Vakuumstrahlen verwendet?

Da das Strahlmittel viele Male zurückgewonnen, abgeschieden und wiederverwendet wird, kommen typischerweise langlebige Strahlmittel wie Stahlkies zum Einsatz. Splitternde Strahlmittel zerfallen beim Aufprall in Feinanteile und eignen sich schlecht für die Wiederverwendung. Größe und Art des Strahlmittels bestimmen das Oberflächenprofil, genau wie beim offenen Strahlen.

Kann Vakuumstrahlen zur Entfernung von Bleifarbe eingesetzt werden?

Ja. OSHA führt das Vakuumstrahlen mit einer Absaughaube um die Strahldüse als technische Schutzmaßnahme zur Entfernung bleihaltiger Farbe auf. Der Kopf muss zur Form der Oberfläche passen, um den Abtrag zurückzuhalten, der gesammelte Abfall muss als gefährlicher Abfall behandelt werden, und Expositionsüberwachung sowie Atemschutz können weiterhin erforderlich sein.

Was sind die wichtigsten Nachteile des Vakuumstrahlens?

Es ist erheblich langsamer als offenes Strahlen, der Kopf benötigt eine weitgehend ebene Fläche, um abzudichten, und komplexe Formen wie Kanten, Schrauben und Steifen verringern seine Wirksamkeit. Zudem erfordert es Kompressor, Strahlkessel und Vakuum-Rückgewinnungseinheit, weshalb es hauptsächlich für Punktreparaturen und in sensiblen Umgebungen eingesetzt wird.