Curățarea apoasă a contaminanților organici de suprafață de tip peliculă

Cerințele privind calitatea suprafeței componentelor devin din ce în ce mai stricte, în special în industria optică, zonele cu vid ridicat și tehnologia medicală, unde îndepărtarea completă a filmelor și a contaminanților organici este o provocare majoră.

Lipsa unor cerințe uniforme, comparativ cu sistemul de reglementare VDA 19 pentru curățarea particulelor, cauzează adesea incertitudini în practică, cu consecința că evaluarea purității se bazează pe o mare varietate de puncte de plecare. Articolul nostru oferă o prezentare generală a diferitelor proceduri și încercări de a contura anumiți parametri de standardizare.

Determinarea impurităților de tip film

Solurile asemănătoare peliculelor sunt în general înțelese ca soluri organice care aderă într-un strat subțire la suprafața unui component și care, datorită proprietăților lor fizico-chimice, nu pot fi adesea îndepărtate în mod satisfăcător numai prin mijloace mecanice. Acestea includ, de exemplu, reziduuri din operațiuni de tăiere preventivă, cum ar fi lichide de răcire și detergenți, precum și uleiuri și grăsimi. De obicei, acestea sunt tratate cu un detergent cu hidrocarburi clorurate sau fără halogeni (CKW sau KW) în zonele convenționale, cum ar fi pregătirea pentru vopsirea lacurilor, acoperirea galvanică sau operațiile de sudare, deoarece suprafața este în primul rând fără ulei sau grăsimi. Cu toate acestea, există o cerere din ce în ce mai mare din partea industriei, în principal pentru instrumente optice sau medicale performante și tehnici cu vid ridicat, pentru eliminarea tuturor reziduurilor organice posibile.

Proceduri standard de măsurare

Au fost utilizate diverse tehnici de măsurare pentru a determina dacă o componentă este contaminată sau cât de contaminată este. Aceasta include, de exemplu, procedura de testare a cernelii, care este eficientă în detectarea cu ușurință, moderată sau greu a contaminanților organici volatili. Măsurând și determinând tensiunea superficială (mN/m), este posibil să se determine măsura în care sarcina de suprafață a unei componente date este afectată de un contaminant asemănător filmului. În contrast, analiza gazelor reziduale este utilizată pentru a detecta contaminanți organici foarte volatili la dimensiuni atomice. Componenta de testat este plasată într-o cameră specială de testare care funcționează într-un mediu foarte puternic de vid pentru o lungă perioadă de timp. Aerul evacuat este apoi evaluat cu un spectrometru de masă. În procesul de fluorescență, sarcina este de a determina puritatea pieselor realizate din metal sau dintr-un material structural relativ solid. Lumina ultravioletă se aplică contaminanților asemănători filmului și este înregistrată de un sistem de detectare optică. Această metodă poate fi utilizată în principal pentru monitorizarea proceselor tehnologice în derulare pe baza unei suprafețe de referință disponibile pentru evaluarea calității.

Proceduri de curățare, cerințe de echipament

Dacă urmăm principiul că „ceva dizolvă același lucru”, depășirea de la început a contaminanților filmici pe suprafețe a fost o sarcină pentru echipamentele bazate pe hidrocarburi (KW) și hidrocarburi halogenate (CKW), deoarece proprietățile materiale ale diferiților solvenți au fost garantate cea mai eficientă curățare în aplicații clasice. Ca alternativă la aceasta și pentru eliminarea gravitațională a contaminanților anorganici, tratamentul apei a devenit stabilit în anii 1980. În plus față de criteriile gravimetrice pentru particule (de exemplu, în contextul tehnologiei de injectare a motorinei), a fost ulterior utilizat din ce în ce mai mult pentru îndepărtarea materiei organice asemănătoare filmului.

Fie că tehnologia funcționează cu un proces apos sau cu un solvent, calitatea prelucrării oferită de echipamentul de curățare este în multe privințe o condiție esențială pentru îndeplinirea cerințelor de excelență pe suprafețe. Necesitatea de a preveni strict utilizarea și apariția componentelor organice degresante a devenit acum un standard acceptat. Prin urmare, utilizarea următoarelor substanțe este interzisă la fabricarea și asamblarea mașinilor: grăsimi, uleiuri, lubrifianți, siliconi și în special uleiuri și grăsimi fluorurate, sulf (cu toți compușii săi), toți compușii organici și ftalații (plastifianți).

Dar alegerea ingredientelor utilizate este, de asemenea, de o importanță sporită. Pe lângă unitățile de dimensiuni atomice, de exemplu, utilizarea pompelor de vid lubrifiate cu ulei este foarte nerezonabilă. Acest lucru se datorează faptului că în timpul posibilului timp de oprire al mașinii, contaminarea reactivă cu grăsime nu poate fi exclusă în timpul procesului de uscare.

Alegând sistemul de pregătire potrivit pentru suport - pe lângă executarea corectă a procesului de clătire - calitatea băii poate fi menținută constantă pentru o perioadă mai lungă de timp. Acest lucru este de o importanță elementară pentru nivelul de curățare care trebuie atins. Pe lângă utilizarea circulatoarelor performante, evaporatoarele atmosferice și sistemele de distilare au devenit stabilite ca un mijloc eficient de preparare a mediilor în etapele preliminare de operare ale curățării și clătirii intermediare pentru a elimina contaminanții organici și anorganici din băi. Tratarea adecvată a aerului de proces pentru a furniza aer proaspăt la compresoarele de uscare și pentru a conecta ventilația de alimentare la camerele de tratament merită, de asemenea, o atenție specială pentru a exclude introducerea aerului încărcat cu ceață de emulsie/ulei. Deoarece în multe cazuri echipamentul este conectat la un sistem de cameră curat sau steril în timpul aplicării, există posibilitatea de a prelua aerul de proces de la aceste departamente.

Care este situația în practică?

Următoarele sunt două exemple practice ale modului în care acest lucru poate fi realizat tehnic în cazul unor cerințe stricte pentru contaminanții organici în formă de film și curățarea componentelor.

În primul caz, acestea sunt piese din aluminiu de înaltă calitate utilizate în tehnologia vidului.

Curățarea supapelor în industria de fabricare a semiconductoarelor și a acoperirii sub vid.

> 44 mN/m măsurat prin procedura de testare a cernelii și analiza gazelor reziduale pentru a verifica conținutul de materie organică reziduală.

Următorul proces tehnologic:

Instalare într-o cameră curată.

Curățarea inundațiilor cu 3 rezervoare LPW cu cameră de lucru în linie, capacitate de circulație ridicată, care era o condiție prealabilă de calitate la trecerea de la tăiere la asamblare la cerințele camerei curate. Uscarea se face cu aer fierbinte, urmată de o pompă de vid cu funcționare uscată. Aerul pentru uscare și ventilația post-vid a camerei de lucru provine din camera curată adiacentă sub formă de aer de proces filtrat.

Sistem de schimb de ioni/evaporator recirculat.

Valoarea necesară de 44 mN/m poate fi detectată printr-un test rapid și categoria de puritate necesară poate fi determinată în mod fiabil prin analiza gazelor reziduale. Durata de viață a echipamentului în acest timp este de 4-6 luni.

Al doilea exemplu descrie curățarea internă și externă a elementelor schimbătorului de căldură pentru echipamentele de producție utilizate în industria optică.

Curățarea internă, apoi oprirea sistemului, apoi curățarea externă.

Oțel inoxidabil, aliaj de aluminiu, ceramică.

Nu lăsați constituenții organici după prelucrare și sudare.

Următorul proces tehnologic:

Unitate combinată de injecție cu două băi cu stație de curățare manuală (agent tensioactiv/apă deionizată). Procesul este monitorizat prin măsurarea debitului, măsurarea conductivității în ramurile înainte și înapoi și monitorizarea conținutului de umiditate reziduală în aerul evacuat pentru a verifica rezultatul de uscare a aerului/azotului.

Proces de excludere pentru apa deionizată, circulația agenților tensioactivi prin pre-filtrarea particulelor printr-un filtru de lumânări.

Rezultatul de puritate dorit este confirmat de analiza gazului rezidual.

Dezvoltări ulterioare, standardizare

Exemplele de aplicații prezentate au fost doar schițate aproximativ, dar este clar că îndepărtarea completă a contaminanților organici asemănători unei folii pune cerințe crescânde asupra proceselor tehnologice, inclusiv a tehnicilor industriale de curățare. Dar acest lucru se aplică și etapelor ulterioare de instalare și întreținere. Apa ca mediu în cea mai pură formă posibilă este conductivitatea cu 2 valori, apa deionizată, o provocare semnificativă pentru ingineria proceselor este îndepărtarea oricăror reziduuri organice caracterizate prin parametrul număr atomic/cm2 (folosind analiza gazelor reziduale). În cazul proceselor de curățare numai cu apă, aceasta implică întotdeauna o schimbare de baie în mai multe etape, cu sarcini bine definite în contextul fiecărei operațiuni tehnologice. Dar este la fel de concepibil în unele aplicații să abordăm sarcina cu un proces combinat, solvent-apos (adică hibrid). Cu toate acestea, pre-degresarea extrem de eficientă pe bază de surfactant sau solvent este autoritară.

Procedura utilizată pentru a evalua curățenia unei componente în aceste zone este de a combina măsurarea tensiunii superficiale cu un test rapid și de a determina constituenții organici reziduali prin analiza gazului rezidual. Prin urmare, echipamentele corespunzătoare funcționează cu cel puțin trei medii pregătite, unde sistemele de pregătire care manipulează mediile sunt proiectate în mai multe etape și aliniate între ele. În plus față de gradul de curățare care asigură o calitate ridicată, cerințele de calitate pentru apa din clătiri sunt esențiale. Separarea consecventă a mărfurilor care nu au fost încă curățate și a celor care au fost deja supuse curățării s-a dovedit a fi de asemenea oportună.