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(Auszüge aus „Bauteilreinigung„) Die Einordnung der Reinigungsverfahren in die Fertigungsverfahren kann entsprechend dem Entwurf zur DIN 8592 erfolgen. In diesem Normentwurf wird eine hierarchische Einteilung der Reinigungsverfahren nach dem Wirkprinzip vorgeschlagen. Die Hierarchieebenen werden bei der Benennung der Verfahren durch eine mehrstellige Ordnungsnummer repräsentiert. Das „Reinigen“ wird zunächst als Untergruppe des Fertigungsverfahrens „Trennen“ in das Ordnungsschema der DIN 8580 eingeordnet und erhält die Ordnungsnummer 3.6. Die nächste Hierarchiestufe des Ordnungsschemas gibt das physikalische Wirkprinzip des Reinigungsverfahrens an. Als problematisch stellten sich dabei die Strahlverfahren dar, da bei diesen Verfahren eine Kombination der Wirkmechanismen „mechanisch“ und „strömungstechnisch“ vorliegt. Aus diesem Grund erhielten die Strahlverfahren eine eigene Untergruppe.

Der Entwurf zur DIN 8592 berücksichtigt weder Verfahren, bei denen mehrere physikalische Wirkprinzipien kombiniert werden, noch können die in jüngster Zeit entwickelten Sonderverfahren, wie z. B. die Reinigung durch Mikroorganismen oder das Vakuumentölen, in das Schema eingeordnet werden. Die vorgesehene Einteilung ist zudem nicht detailliert genug, einzelne Verfahren gegeneinander abzugrenzen. So fallen z. B. unter das Ablösen mit der Ordnungszahl 3.6.4.1 die Verfahren: Dampfentfetten, Tauchreinigung, Wischreinigung, Bürstreinigung, Trommelreinigung, Spritzreinigung, Flutreinigung, Abkochen und Ultraschallreinigung mit Lösemitteln.

Normen, die klare Handlungsanleitungen für die Durchführung der Reinigung bieten, sind nur zu einigen wenigen Verfahren vorhanden. Lediglich die schon seit längerer Zeit eingesetzten Verfahren, wie das Hochdruckwasserstrahlen (DIN EN 1829), die Reinigung mit alkalischen Reinigern (DIN 65079), die Lösemittelreinigung (DIN 65078, LN 29740), die Strahlreinigung (DIN 65468), die elektrolytische Reinigung (DIN 65473) und das Flammstrahlen (DIN 32539) sind genormt worden. Die in den letzten Jahren vornehmlich in den USA entwickelten neueren Reinigungsverfahren sind bislang noch nicht in die deutsche und europäische Normung eingegangen.

Die mit den einzelnen Reinigungsverfahren erzielbaren Reinheitsgrade sind lediglich in Einzelfällen genormt, beispielsweise fotografische Vergleichsmuster für Oberflächenvorbereitungsgrade vor dem Aufbringen von Beschichtungen auf Stahlbauten (DIN 55928, ISO 8501-8504). In einzelnen Normen für Oberflächenbehandlungsverfahren sind zudem verschiedene Prüfverfahren, wie beispielsweise der Wasserablauftest zur Feststellung einer hinreichenden Entfernung von Fetten, empfohlen. Derartige Ansätze können jedoch nicht ohne weiteres auf andere Anwendungsfälle übertragen werden.

Im Bereich der Reinigungsmaschinen sollen vornehmlich die Sicherheitsstandards für Anlagen genormt werden, ohne dabei auf Einsatzgrenzen und Anwendungsfälle der beschriebenen Anlagen einzugehen (Entwurf zur DIN EN 12921).

Insgesamt muss festgehalten werden, dass die deutsche und europäische Normung bei der Wahl eines geeigneten Reinigungsverfahrens für einen gegebenen Anwendungsfall nur wenig Hilfestellung gibt.

DIN EN 1829 (1995, 2008)
Titel: Hochdruckreiniger, Hochdruckwasserstrahlmaschinen, Sicherheitstechnische Anforderungen
Inhalt: Enthält Begriffsdefinitionen und Sicherheitsanforderungen für Hochdruckreinigungsanlagen
VDI/VDE 2420 (1981)
Titel: Metalloberflächenbehandlung in der Feinwerktechnik – Übersicht
Inhalt: Gibt eine unvollständige Übersicht über die gebräuchlichsten Reinigungsverfahren und Lösemittel.
ISO 8501-8504 (1988 – 2000)
Titel: Vorbereitung von Stahloberflächen vor dem Auftragen von Beschichtungsstoffen
Inhalt: Beschreibt Verfahren für die Korrosionsschutzvorbereitung von Stahlbauten und gibt Oberflächenvorbereitungsgrade anhand fotografischer Vergleichsmuster vor.
DIN 8592 (2003)
Titel: Fertigungsverfahren Reinigen: Einordnung, Unterteilung, Begriffe
Inhalt: Ordnet die Reinigung dem Fertigungsverfahren „Trennen“ laut DIN 8580 zu und legt weitere Untergruppen fest.
DIN EN 12921 (2005)
Titel: Maschinen zur Oberflächenreinigung und -vorbehandlung von industriellen Produkten
Inhalt: Enthält Begriffsdefinitionen und Sicherheitsanforderungen für Reinigungsanlagen, die mit wässrigen, brennbaren und halogenierten Reinigern arbeiten.
LN 29740 (1966)
Titel: Fertigungsrichtlinien für das Entfetten von Metallteilen in dampfförmigem Perchloräthylen
Inhalt: Gibt einen groben Überblick über das Dampfentfetten und die einzuhaltenden Verfahrensparameter
DIN 32539 (1998)
Titel: Flammstrahlen von Stahl- und Betonoberflächen
Inhalt: Enthält eine ausführliche Beschreibung des Verfahrens, der einzusetzenden Geräte und des Arbeitsablaufes.
DIN 55928 (1991)
Titel: Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungen und Überzüge
Inhalt: EGibt Oberflächenvorbereitungsgrade für den Korrosionsschutz von Stahlbauten anhand fotografischer Vergleichsmuster vor.
DIN 58747 (1982)
Titel: Optikfertigung: Ultraschallreinigungsanlagen, Flächenmaße für Reinigungsgestelle und Wannen
Inhalt: Legt die Wannengrößen und Maße von Reinigungsgestellen für die Ultraschallreinigung von Optikkomponenten fest.
DIN 65078 (1988)
Titel: Luft- und Raumfahrt: Reinigen mit organischen Lösemitteln
Inhalt: Gibt einen groben Überblick über den Reinigungsablauf und dabei zu beachtende Gesetze und Vorschriften.
DIN 65079 (1987)
Titel: Luft- und Raumfahrt: Reinigen von Metalloberflächen alkalisch
Inhalt: Gibt einen groben Überblick über die Arbeitsabläufe bei der alkalischen Reinigung.
DIN 65468 (1991)
Titel: Luft und Raumfahrt: Strahlen abtragend, reinigend
Inhalt: Gibt einen groben Überblick über die einsetzbaren Strahlverfahren und die Arbeitsabläufe.
DIN 65473 (1991)
Titel: Luft und Raumfahrt: Elektrolytisches Entfetten und Reinigen
Inhalt: Gibt einen Überblick über die Arbeitsabläufe und Verfahrensparameter bei der elektrolytischen Reinigung.
Neu: VDA 19, ISO 16232
Titel: Automobilindustrie: Reinheitsvorgaben für funktionsrelevante Automobilteile
Inhalt: Beschreibung der Verfahren mit denen die Einhaltung der Sauberkeitsvorgaben geprüft werden.

Definition von Reinheitsgraden

Eine Klassifizierung des Grades der Verschmutzung oder der Reinheit ist in der deutschen und europäischen Normung nicht vorgesehen. Lediglich für Oberflächenvorbereitungsgrade für Stahlbauten existiert eine Norm (DIN 55928). Diese Definitionen sind jedoch nicht für die Bauteilreinigung allgemein anwendbar. Die US-Amerikanische Normung liefert zumindest Ansätze für die Definition von Reinheitsgraden und die Zuordnung zu Reinigungsverfahren. Die amerikanische ASTM (American Society for Testing and Materials) schreibt in vielen Bereichen verbindliche Testverfahren vor, mit denen die Eignung einer Reinigung für einen bestimmten Zweck überprüft werden soll. Dabei wird zumeist nicht die Bauteilreinheit gemessen, vielmehr wird geprüft, ob der nachfolgende Prozessschritt (z. B. Beschichten, Lackieren oder Kleben) erfolgreich durchgeführt werden kann. Ein quantitativer Reinheitsstandard findet beim US-Militär seine Anwendung:
Die amerikanische Militärnorm MIL-STD 1246C enthält einen Ansatz, der sich auf die Mengen vorhandener Verschmutzung eines bestimmten Typs auf einer definiert großen Oberfläche oder in einem Volumen bezieht. Die Maßeinheiten hängen hierbei von den Typen der Verschmutzung ab (beispielsweise Partikelanzahl, Masse, oder bedeckte Fläche) und werden wie folgt dargestellt:

MIL-STD-1246 LEVEL X Y, Z

X: Numerischer Partikelreinheitsgrad laut Tabelle, gibt die Anzahl von nichtorganischen Partikeln pro Oberflächeneinheit an
Y: Sauberkeitsbezeichnung für NVR (Nicht flüchtige Rückstände) laut Tabelle in Masse pro Flächeneinheit, bzw. Masse pro Volumeneinheit
Z: Alternative oder zusätzliche Reinheitsgrade laut eines oder mehrerer Elemente folgender Auflistung, ausgedrückt in der angegebenen Maßeinheit
PAC: Prozentuale Bedeckung der Fläche des Bauteiles durch Verschmutzungen
PC: Partikelzahl unabhängig von der Tabelle für den Partikelreinheitsgrad
CVCM: Gesammeltes flüchtiges Material laut ASTM E595
VCM: Flüchtiges Material, anders als nach ASTM E595 bestimmt, mit Angabe der Untersuchungsmethode
NTU: Nephelometrische Trübheit, Einheiten laut Tabelle, gilt bei Flüssigkeiten
TML: Gesamtmasseverlust laut ASTM E595

Die Messmethoden zur Bestimmung des Reinheitsgrades sind hierbei zwingend vorgeschrieben. Diese Norm und die zugehörigen Reinheitsgrade gehen von sehr hohen Reinheitsanforderungen aus, wie sie unter anderem für Bauteile in der Luft- und Raumfahrttechnik und vergleichbaren Anwendungen notwendig sind. Ein Einsatz eines derartigen Standards im allgemeinen Maschinenbau ist schon allein aus Gründen der dabei durchzuführenden sehr aufwendigen Testverfahren nicht sinnvoll.

Beispiel- Reinheitsgrade laut MIL-STD 1246C
MIL-STD-1246 Level 200: bezieht sich nur auf Partikel
MIL-STD-1246 Level 200F: bezieht sich auf Partikel und NVR
MIL-STD-1246 Level F: bezieht sich nur auf NVR
MIL-STD-1246 Level 200F, CVCM=0.1%, TML=1%: bezieht sich auf Partikel, NVR, CVCM und TML

Testverfahren

Schnelltests für sichtbaren Schmutz

Verfahren Prinzip Art der Information
Visuelle Prüfung Beurteilung der Fleckigkeit / Sauberkeit der Oberfläche subjektives Urteil: fleckig oder nicht

Schnelltests für Fett/Öl

Wasserablaufprobe Sichtbarmachung der Veränderung der Benetzbarkeit der Metalloberfläche Vorhandensein hydrophober Verschmutzungen (Öl/Fett)
Sprühnebeltest Sichtbarmachung der Veränderung der Benetzbarkeit der Metalloberfläche Vorhandensein hydrophober Verschmutzungen (Öl/Fett)
Nigrosintest Sichtbarmachung der Veränderung der Benetzbarkeit der Metalloberfläche Vorhandensein hydrophober Verschmutzungen (Öl/Fett)
Fettrotprüfung Sichtbarmachung der Veränderung der Benetzbarkeit der Metalloberfläche Vorhandensein hydrophober Verschmutzungen (Öl/Fett)
Testtinten Sichtbarmachung der Veränderung der Benetzbarkeit der Metalloberfläche Oberflächenspannung
Kontaktwinkel-Messung Sichtbarmachung der Veränderung der Benetzbarkeit der Metalloberfläche Grenzflächenspannung
UV-Test Sichtbarmachung von Ölen, die in UV – Strahlung fluoreszieren fluoresz. Rückstand

Schnelltests für Pigmentschutz

Wischtest Sichtbarmachung von Partikelschmutz Grauschleier auf dem weißen Tuch
Tesafilm-Test Sichtbarmachung von Partikelschmutz Partikelanzahl und Partikelgröße
Ablöseverfahren Sichtbarmachung von Partikelschmutz Partikelanzahl und Partikelgröße

Nachweis von Passivschichten

Kupfersulfat-Test Passive Schichten verhindern einen CU-Überzug in Kupfersulfatlösung Reaktivität
Berliner-Blau-Test Passive Schichten verhindern blaue Flecken in Hexaccyanoferrat (3)- Lösung (K3Fe(CN)6) Reaktivität
Anodische Polarisationsmessung Durch Anlegen einer Spannung oder eines Stromes sind Rückschlüsse auf die Bauteilreinheit möglich Reaktivität

Quantitative Meßmethoden

Wägemethoden Messen der Gewichtsdifferenz oder Ablösen des Schmutzes und Messen des Schmutzeintrages in der Lösung Masse der Verunreinigungen
Optical Particle Counter Auszählen gelöster Partikel in einer Durchlicht-Meßzelle Anzahl und Größe der vorliegenden Partikel
Kohlenstoffbestimmung durch Oxidation Verbrennung der Kohlenwasserstoffketten und Messung des C-Gehalts Masse der C-haltigen Verunreinigungen

Instrumentelle Oberflächenanalytik

Infrarot Spektroskopie (IR,IR-RA) Nachweis von Mineralölkohlenwasserstoffen auf der Oberfläche KW-Menge
Ablöseverfahren nach DIN 38409 Nachweis von Kohlenwasserstoffen im Ablösemedium KW-Menge
Glimmentladungs-
spektroskopie (GDOS)
Element-Tiefenanalyse dicker Schichten Zusammensetzung
Röntgenfluoreszenz-
analyse (RFA )
Element-Tiefenanalyse dicker Schichten Zusammensetzung
Elektronenspektroskopie/ Elektronenmikroskopie (XPS, SIMS, REM, AES) qualitative und quantitative Analyse dünner (nm-Bereich) Schichten Menge und Zusammensetzung
Atomare Kraftmikroskopie (AFM) Oberflächentopographie Rauheitskennwert