Trockeneisreinigung ist eine Form der Strahltechnik. Die Strahltechnik wird schon seit vielen Jahren sowohl in der Industrie als auch in der Reinigungsbranche zur effektiven und schonenden Reinigung von Oberflächen, Werkstoffen und Geräten angewandt, welche mit besonders hartnäckigen und schwer zu entfernenden Substanzen verschmutzt oder verkrustet sind. Zudem nutzt man die Strahltechnik auch, um metallene Oberflächen von ihrer Rostpatina zu befreien. Sowohl bei den Strahlgeräten als auch bei der Methode unterscheidet man zunächst grob in jeweils zwei Kategorien. Die Geräte unterscheiden sich in stationäre Geräte, welche zumeist in Fabriken zu finden sind und entweder Teil der Produktionsstraßen sind, oder zur Anlagenpflege genutzt werden und in mobile Geräte, welche am häufigsten bei Arbeiten an Fassaden oder Gehwegen durch Reinigungsdienste zu finden sind. Die Methoden sind zum einen das konventionelle Strahlen, wobei das verwendete Granulat mithilfe von Druckluft oder Wasser beschleunigt wird und das Vakuum-Saugstrahlen, bei welchem das Schleifmittel mit Unterdruck beschleunigt wird. Letztere Methode kommt bislang jedoch nur in stationären Geräten zum Einsatz. Die Schleifpartikel können aus den unterschiedlichsten Materialien bestehen. 

Das bekannte „Sandstrahlen“ selbst, wo das Strahlmittel aus feinem Quarzsand besteht, ist hingegen beinahe vollständig verschwunden. Bei der Verwendung von Quarzsand zum Strahlen gelangt der feine Staub zu schnell in die Atemwege und verursacht eine sogenannte Silikose (Silikat-Tuberkulose), eine „Staublunge“, welche auch bei langjährigen Arbeiten in Edelsteinschleifereien, im Bergbau oder in der Textilindustrie zu schweren Atemwegserkrankungen führen kann. Heutzutage finden beim Strahlen vornehmlich Recyclingmaterialien Anwendung, wie etwa Gußschlacke, Nussschalen oder Perlen aus Glasbruch. Die Strahlmittel unterscheiden sich in ihrer Effektivität und Aggressivität beim Materialabtrag am Grundwerkstoff, in ihrer Lebensdauer und auch im Preis. Doch eines haben sie alle gemeinsam: Sie machen eine Menge Dreck. Bei stationären Geräten findet das Abstrahlen in abgeschirmten Kammern statt. Das Strahlmittel verteilt sich beim Auftragen somit nicht in der Umgebung, sondern wird unten in der Strahlkammer aufgefangen und in den Vorratsbehälter zurückgeführt. Doch beim Arbeiten mit mobilen Geräten, besonders in der Gebäudereinigung verteilt sich das Strahlmittel beim Auftragen einfach überall. Hier kommt nun das innovative Trockeneisstrahlen ins Spiel.  

 

Was ist Trockeneis?

Trockeneis ist nichts anderes als gefrorenes Kohlenstoffdioxid (CO2). Kohlenstoffdioxid gefriert bei einer Temperatur von – 78,6 Grad Celsius. Das Besondere an diesem geruch- und farblosen, sauren Gas, welches wir alle als „Kohlensäure“ aus unserem Mineralwasser kennen ist, dass es unter normalen Druckverhältnissen von 1 Bar weder schmelzen, noch sieden kann und im Grunde überhaupt nicht in flüssiger Form existiert. Wird das Gas kälter als -78,5 Grad Celsius, geht es direkt vom gasförmigen in den festen Aggregatzustand über. Diesen Vorgang nennt man Resublimation. Ebenso verhält es sich anders herum. Das Trockeneis „schmilzt“ nicht, wenn es warm wird, sondern sublimiert und wird direkt wieder gasförmig. Diese Eigenschaft brachte dem Stoff den Spitznamen „Trockeneis“ ein.   Eine Substanz, die sich im festen Zustand zu Granulat zermahlen lässt und unter normalen Umweltbedingungen rückstandslos „verschwindet“ ist geradezu prädestiniert für den Einsatz in der mobilen Strahltechnik und der Hochdruckreinigung. Die Herstellung von Trockeneis ist dabei vergleichsweise günstig. Mithilfe eines im Grunde recht einfach, mechanischen Verfahrens wir unter Druck stehendes, flüssiges CO2 langsam entspannt. Hierbei verdampft ein Teil des Kohlenstoffdioxids augenblicklich. Dieser Vorgang entzieht dem Restmaterial Wärme und es fällt als „Kohlensäureschnee“ aus. Dieser Kohlensäureschnee wird nun einfach je nach Verwendungszweck in Form gepresst.   Trockeneis findet in unserer modernen Welt vielfache Anwendung. In der Industrie als Kühlmittel zum temporären „Verkorken“ von Rohrleitungen zu Inspektions- und Reinigungszwecken, in der Medizin zum Veröden von Warzen oder in der Imkerei zum schonenden Betäuben von Bienenvölkern oder auch bei der Graffitientfernung. Dies sind nur wenige Beispiele. Die Anwendungsgebiete von Trockeneis sind sehr vielfältig. Eine der bekanntesten und optisch ansehnlichsten Spielereien mit Trockeneis ist dessen Verwendung als Bodennebel bei Konzerten, Filmen und Fernsehshows. Wirft man einen Klumpen Trockeneis in einen Eimer mit heißem Wasser, entsteht ein dicker Nebel, welcher über den Boden wabert. Auch die Gastronomie verwendet Trockeneis in der Molekularküche oder zur Konservierung von Eisskulpturen.   Der Umgang mit Trockeneis birgt jedoch auch Gefahren. So kann das Eis bei Kontakt mit Nackter Haut daran „festfrieren“ und ernsthafte Kälteverbrennungen und Gewebeschäden verursachen. Zudem dehnt sich Trockeneis, wenn es sublimiert um das 720-Fache seines Volumens aus. Somit kann bereits eine kleine Menge Trockeneis den Sauerstoff in einem Lagerraum beinahe komplett verdrängen, was die Gefahr des Erstickens mit sich bringt. Ebenso dehnt sich Trockeneis unaufhaltsam aus. Der Gasdruck in einem vollkommen geschlossenen Behälter kann somit gefährlich ansteigen. Die Lagerung sollte also prinzipiell in Räumen oder Behältern stattfinden, welche ausreichend be- und entlüftet werden.  

Trockeneisstrahlverfahren und Schneestrahlverfahren

Sowohl Trockeneisstrahlen als auch Schneestrahlen basiert auf der Verwendung von CO2 als Strahlmittel. Bei beiden Verfahren wird mithilfe eines Kompressors kontinuierlich Druckluft aufgebaut, welche mit einem Druck zwischen 3 Bar und 16 Bar durch eine passend geformte Düse ausgestoßen wird. Bei einem Durchschnittswert von 8 Bar Druck sollten dem Kompressor circa 300 Liter Luft pro Minute zur Verfügung stehen. Wichtig hierbei ist auch, dass die Druckluft möglichst wasser- und ölfrei ist. Einige Geräte nutzen anstelle eines Kompressors einen Anschluss für Druckluftkartuschen oder Großflaschen als Quelle. Hierbei wird zwischen Druckluftquelle und Trockeneiszufuhr ein Heizwendel zwischengesetzt, welcher die Luft auf 30 Grad Celsius nacherwärmt. Bei Kompressorgeräten, welche Umgebungsluft ansaugen, wird die Motorwärme genutzt, was eine zusätzliche Heizeinheit überflüssig macht. Die aus einem Depot zugeführten Trockeneispellets haben je nach gewählter Größe einen Durchmesser von 3 – 10 Millimetern und den Härtegrad 2 auf der Mohs-Skala. Dies ist sehr weich und entspricht etwa dem Härtegrad von Gips. Zum Vergleich: Strahlmittel aus Korund hat einen Härtegrad von 9, was der Härte von Rubinen entspricht.   Der Unterschied zum Schneestrahlverfahren besteht darin, dass bei letzterem statt eines Depots und fertiger Pellets eine Flasche mit flüssigem Kohlenstoffdioxid verwendet wird. Dies bewerkstelligt eine Vorrichtung, die der Direkteinspritzung bei einem Dieselmotor ähnelt. Diese führt dann kontrolliert und kontinuierlich eine geringe Menge Kohlenstoffdioxid in den Druckluftstrahl ab. Durch den abrupten Druckabfall entspannt sich das CO2 umgehend und bildet Kristalle, welche beim Auswerfen ähnlich funktionieren wie die Pellets, nur noch etwas feiner sind. Sowohl Trockeneisstrahler als auch Schneestrahler sind nicht gerade eine Anschaffung, die man mal eben nebenbei tätigt. Beide Gerätegruppen kosten in der „handlichen“ mobilen Ausführung bereits so viel wie ein neues Mittelklassefahrzeug.  

Die Vorteile und Nachteile von Trockeneis bei der Druckstrahlreinigung

Welche Vorteile bietet die Trockeneisreinigung? Neben dem rückstandslosen Verschwinden des Trockeneises durch seine Sublimation bringt es noch viele andere Vorteile gegenüber anderen Strahlmitteln und Granulaten mit sich. Die bearbeitete Oberfläche wird durch den Auftrag etwa lokal massiv abgekühlt und damit leicht spröde. Dieser Effekt brachte dem Trockeneisstrahlen auch seine erste große Aufmerksamkeit. Das Verfahren wurde kurz nach der Marktreife und der ersten Verbreitung in der Reinigungsbranche als „ultimative Waffe gegen Kaugummi“ gefeiert, da es schnell, endgültig und mit nie gekannter Perfektion eingetretene Kaugummis von Gehwegen und öffentlichen Plätzen befreite. Diese oft über Jahre in den jeweiligen Untergrund eingetretenen Schandflecken waren bis zu diesem Zeitpunkt eine Nemesis der Stadtreinigung, welcher kaum bis gar nicht beizukommen war. Diesem Effekt macht sich auch die Industrie in ihren stationären Geräten zunutze. Insbesondere wenn die zu reinigenden Teile mit Resten von Kunststoff, Silikon, Harzen, Klebern, Bitumen und Teer, Farben oder Lacken behaftet sind. Zudem ist Trockeneis durch seine aggressive Ausdehnung beim Sublimieren auch wesentlich potenter als andere Strahlmittel. Die Partikel von Glasperlen, Nussschalengranulat oder Gußschlacke entfernen oder entgraten mit der Wucht ihres Aufschlags auf die bearbeitete Fläche. Trockeneispartikel verkeilen sich jedoch zusätzlich in den winzigen Rissen und Kerben auf mikroskopischer Ebene, sublimieren beinahe sofort und sprengen auf diese Weise die Ablagerungen vom jeweiligen Untergrund ab. Somit sind Bestrahlvorgänge kürzer, tiefenwirksamer und benötigen weniger Strahlmittel. Ein weiterer Vorteil besteht darin, das Trockeneis selbst wesentlich weicher ist als andere Strahlmittel. Dies minimiert den abrasiven und korrosiven Effekt am bearbeiteten Objekt so stark, das sogar empfindliche Elektrobauteile und Kleinstgeometrien bedenkenlos gestrahlt werden können. Trockeneisstrahlen findet daher sogar Anwendung bei der Denkmalpflege und Restauration von Skulpturen und Stuck, sowie bei Old- und Youngtimern. Diese schonenden Eigenschaften bilden zugleich auch den einzigen Nachteil des Trockeneisstrahlens. Korrosionen und Salzfraß auf Eisen, Stahl und Aluminium können nur oberflächlich entfernt werden. Ebenso Verfärbungen des Metalls, beispielsweise durch große Hitzeeinwirkung. Hier sollte mit einem abrasiven Strahlmittel nachgearbeitet werden. Eine Alternative dazu bietet das sogenannte „abrasive Trockeneisstrahlen“. Hierbei werden, je nach benötigtem Härtegrad, andere Strahlmittel direkt den Trockeneispellets beigemischt.

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