Auswahl Chemie und Verfahren für die Fein- und ...files.messe.de/abstracts/80694_D_Praesentation_U_Kunz_SurTec_GmbH.pdf · p2c Fachforum 2017-1-Protection upgraded AUSWAHL CHEMIE

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AUSWAHL CHEMIE UND VERFAHREN FÜR DIE FEIN-UND FEINSTREINIGUNG

Ulrike Kunz – SurTec Deutschland GmbHFachforum parts2clean – 24.10.2017

- 2 -p2c Fachforum 2017 - 2 -

� Was heißt hinreichende Bauteilsauberkeit?

� Chemie für die Fein- und Feinstreinigung

� Erweiterter Sinnerscher Kreis

� Voraussetzungen zur Erreichung der Bauteilsauberkeit

� Ausstattung von Anlagen für Bauteile mit extremen

Sauberkeitsanforderungen

� Zusammenfassung

ÜBERSICHT

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� Hinreichende Bauteilsauberkeit beschreibt den Reinigungsgrad, den ein

Bauteil für den nachfolgenden Prozessschritt benötigt

� D.h. es geht nicht darum, so sauber wie möglich, sondern so sauber wie

nötig zu reinigen

� Betrachtet werden dabei sowohl Partikel-, als auch filmische

Verunreinigungen

WAS HEIßT „HINREICHENDE BAUTEILSAUBERKEIT“?

Quelle: partikel-scanner.de

Quelle: qe-online.de Quelle: SITA Messtechnik

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Beispiel: Zwischenreinigung

� Reinigung zwischen verschiedenen Fertigungsschritten


Drehen Bohren ReinigenReinigen

Quelle: www.direct-industry.deQuelle: www.weindorf-metallbearbeitung.de

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Beispiel: „erweiterte“ Zwischenreinigung

� Reinigung vor „besonderen“ Prozessschritten


Beschichten

Wärmebe-handlung

ReinigenEntgraten Reinigen

Quelle: Hildenk.de

Quelle: Cotarko

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Beispiel: Endreinigung = Fein- und Präzisionsreinigung

� Reinigung vor funktionaler Beschichtung (PVD/CVD), Kleben, oder

Endreinigung von Bauteilen hoher Funktionsdichte oder medizintechnischer

Produkte


Endkontrolle

Prüfen/Montage

ReinigenPolieren Reinigen

Quelle:dd-optic.de Quelle: videoportal.bosch-presse.de

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� Wenn die Bauteile nicht sauber gereinigt werden, kann es während der Bauteilnutzung zu Problemen kommen, z.B.:

� Zusetzen filigraner Düsen

� Kurzschluss in elektrischen Kreislaufen

� Verklemmen von Ventilen

FOLGEN NICHT AUSREICHENDER BAUTEILSAUBERKEIT

Quelle: focus.de

� Totalausfall des Bauteils

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� Feinstpartikel und –verunreinigungen, die

� den nachfolgenden Produktionsschritt stören

� die Funktion des Teils beeinträchtigen

� die Funktion eines Teils verhindern

KONTAMINATIONEN AUS DER PROZESSKETTE

Mineralisch Metalle Salze Organik/Fasern Öl/Fett

Quelle: RJL Micro&Analytic

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Strahlverfahren

Mechanische Verfahren

Thermische Verfahren

Sonderverfahren

Sonstige

ÜBERBLICK REINIGUNGSVERFAHREN

59%

20%

13%

4%

3%

1%

Nassverfahren

Quelle: Fraunhofer IPK, 2012

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ÜBERBLICK REINIGUNGSVERFAHREN - NASSVERFAHREN

76%

7%

8%

6%

3%

wässrige Verfahren

Chlorierte

Kohlenwasserstoffe

Kohlenwasserstoffe

Alkohole

Spezialverfahren

Quelle: Fraunhofer IPK, 2012

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CHEMIE FÜR DIE FEIN- UND FEINSTREINIGUNGLÖSEMITTELREINIGUNG

Halogenierte organische Lösemittel

CKW (chlorierte Kohlenwasserstoffe)

� Perchlorethylen (Per)

� Methylenchlorid (MeCl)

Nicht halogenierte organische Lösemittel

KWL (Kohlenwasserstofflösemittel)

� Unpolare (z.B. Isoparaffine, Testbenzine)

� Teilpolare (z.B. Alkoxypropanol, Ester)

� Polare (z.B. NMP, Alkohole)

� Physikalische Vorgänge

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VOR- UND NACHTEILE LÖSEMITTELREINIGUNG

Prinzip: „Gleiches löst Gleiches“

Unpolare Lösungsmittel lösen unpolare Verunreinigungen (Öle, Fette)

Verunreinigung wird über Verdünnung entfernt

+ Material- und Geometrieunabhängig

+ Gute Kriecheigenschaften

+ Schnelle Trocknung

- Pigmente, Partikel und anorganische Rückstände (Salze) werden nur mäßig entfernt

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Chemie für die Fein- und FeinstreinigungWässrige Reinigung

Wässrige Reinigungsmittel

� Gerüststoffe „Builder“ (neutral, alkalisch und sauer)

� Tenside

� Korrosionschutzmittel

� Additive (Entschäumer, Inhibitoren etc.)

� Chemisch-physikalische Vorgänge

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� Emulgieren von Ölen und Fetten

� Verseifen von pflanzlichen und tierischen Ölen und Fetten

� Dispergieren von Partikelverunreinigungen

� Auflösen/Komplexieren von Metallen, Metalloxiden und -salzen

CHEMISCHE UND PHYSIKALISCHE REINIGUNGSEFFEKTE

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VOR- UND NACHTEILE DER WÄSSRIGEN REINIGUNG

+ gute - sehr gute Entfernung anorganischer Verunreinigungen

+ gute Entfernung von Spänen und Partikeln

+ Reinigung durch Abtrag möglich

+ Erzeugung hochaktiver Oberflächen z.B. für nachfolgende Beschichtung

- Anpassen auf Material und Geometrie erforderlich- Separate Trocknung und Korrosionsschutz erforderlich

Quelle: MAV-online.de

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Sinnerscher Kreis

FAKTOREN ZUR ERREICHUNG DER BAUTEILSAUBERKEIT

Optimales Ergebnis

Chemie

Applikation

Temperatur

Zeit

Eingangsverschmutzung Mediensauberkeit

Trocknungsluft

Innenraum der Waschanlage

Reinigungszyklen der Waschanlage

Handling nach der Reinigung

Schutz vor Rückverschmutzung

MedienaufbereitungMedienüberwachung

Chargengröße

Spezielle Warenträger

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� Einsatz von vollentsalztem Wasser

� Komplett analysierbare Mehrkomponenten-Reinigungssysteme

� Einsatz demulgierender, recyclebarer Reinigungssysteme

� Wenn möglich salzfrei, zur Vereinfachung der nachfolgenden Spülbad-

aufbereitung

WÄSSRIGE CHEMIE FÜR DIE FEIN- UND FEINSTREINIGUNG

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WASSERQUALITÄT FÜR DIE FEIN- UND FEINSTREINIGUNG

Mögliche Wasserinhaltsstoffe von Trinkwasser

Calcium, Magnesium

� Kalkflecken

Chlorid, Sulfat

� Korrosion

Natrium, Kalium, weitere Salze

� Aufsalzung

Verschiedene Organik

� Flecken, Schaum

- 19 -p2c Fachforum 2017 - 19 -SurTec

Builder und Tenside verbrauchen sich ungleichmäßig

Abhängig von: Öl- und Schmutzeintrag

Aufbereitungsmethode (z.B. Filtration, Ölabscheider etc.)

Für konstante Badqualität und Ressourcenschonung:

Einsatz recyclefähiger, demulgierender Systeme

WARUM MEHRKOMPONENTENSYSTEME?

� 2-Komponenten-Systeme

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� Spülen sind insbesondere bei der Fein- und Feinstreinigung so wichtig wie die Reinigungsprozesse selbst!

� Abspülen der angelösten Verunreinigungen

� Erzielen fleckenarmer /fleckenfreier Oberflächen

� Je alkalischer das Reinigungsmedium desto schwieriger die Abspülbarkeit

� Salzfreie Reiniger sind besser abzuspülen als salzhaltige

Daher: Spülintensität an das Reinigungsmedium anpassen!

SPÜLEN IN DER FEIN- UND FEINSTREINIGUNG

Wichtig: Die Verschleppung an Reinigungschemie in die Spülen und die damit verbundene notwendige Aufbereitung muss zur Vermeidung von Flecken dringend beachtet werden! Quelle: Kramer-Oberflächenzentrum

- 21 -p2c Fachforum 2017 - 21 -

1. Angepasste Reinigungsparameter:

� effektive Reinigungsmechanik

Spritzen

Tauchen

Tauchen/Ultraschall

Fluten

CNP

…

VORAUSSETZUNGEN FÜR GUTE SAUBERKEITSERGEBNISSE

Quellen (v.o.n.u.): Dürr, Fotosearch, LPW

Quelle: LPW

- 22 -p2c Fachforum 2017 - 22 -


� Gute Zugänglichkeit der Bauteile


Quelle: Metallform

- 23 -p2c Fachforum 2017 - 23 -


� Angepasste Reinigungschemie

Einsatz recyclefähiger Mehrkomponentenprodukte

Demulgierend bei Einsatz von Ölabscheidern

Silikatfrei bei Einsatz von Verdampfer oder Membranfiltration


Quelle: atech innovation

- 24 -p2c Fachforum 2017 - 24 -

2. Effektiver Austrag des abgereinigten Schmutzes

� ausreichend dimensionierte Aufbereitung

� angepasstes Anlagendesign


Quelle: Dürr Ecoclean

- 25 -p2c Fachforum 2017 - 25 -

3. Vermeiden von Rückverschmutzungen

� saubere Trocknungsluft

� optimiertes Handling der Teile nach der Reinigung


Quelle: Antalis

- 26 -p2c Fachforum 2017 - 26 -

4. Überwachung der Badparameter

� Reinigerkonzentration (Builder und Tensid)


Quelle: pce-instruments

Quelle: Hach

Quelle: Sensaction

Quelle: SITA

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4. Überwachung der Badparameter

� Badzustand (Verschmutzungsgrad)


Quelle: Sita


AUSSTATTUNG VON ANLAGEN FÜR BAUTEILE MIT EXTREMEN SAUBERKEITSANFORDERUNGEN

� Angepasstes Anlagendesign (vermeiden von Kanten/Ecken, wo sich Partikel sammeln können)

� Spezielle angepasste Gestelle zum Reinigen, reduzierte Füllmengen

� Erhöhte Ultraschallleistung (möglichst anpassen an die Leistung bei der Restschmutzanalyse)

� Verlängerte Behandlungszeiten

� Limitierter Schmutzeintrag z.B. durch Vorreinigung auf einer zweiten Anlage

� Ausschließliche Verwendung der Anlage für die Endreinigung

Quelle: upl-service.deQuelle: sauberkeit-und-reinraum.com



� Nadelfilz-Filtereinsätze für hohe Partikelabscheidung

� Filterfeinheit gestaffelt von 25 µm bis 1 µm; ggfs. Einsatz von Ultra- oder Mikrofiltration

� Zusätzlicher Einsatz von Magnetkerzen

Quelle: Mahle Industriefiltration



� Filtration der Trocknungsluft

� Überwachung der Partikelanzahl in den Bädern

� Überwachung der öligen Verunreinigungen in den Bädern

� Verhindern von Eindringen der Umgebungsluft durch Überdruck

� Abschotten der gereinigten Teile von der Umgebung über einen Tunnel, direkte Verkettung in einen Rein- oder Sauberraum

Quelle: Epcos.de


BEISPIEL FÜR SAUBERKEITSOPTIMIERTE FERTIGUNGSABLÄUFE

Ablauf ohne besondere Anforderungen

Ziehen

Reinigen (Standardanlage)

Härten incl. Reinigen und Anlassen

Montage

Konservieren

Verpacken (Standard)

Ablauf bei erhöhten Sauberkeitsanforderungen

Ziehen

Reinigen (Sonderanlage)

Härten incl. Reinigen und Anlassen

Gleitschleifen

Reinigen (Sonderanlage)

Montage

Reinigen montiertes Teil (Sonderanlage)

Verpacken (Sonderverpackung)

Quelle:Schaeffler


SAUBERKEITSANFORDERUNGEN � ANLAGENAUSLEGUNG

200 µm 400 µm 600 µm 800 µm 1000 µm

Reinigungsanlage für extrem hohe Sauberkeitsanforderungen

Reinraum erforderlich

Sauberraum + zusätzliche Maßnahmen

Sauberraum erforderlich

Reinigungsanlage für erhöhte Sauberkeitsanforderungen

Reinigungsanlage für Standardsauberkeitsanforderungen

Maximal zulässige Partikelgröße


KOSTEN DURCH ERHÖHTE SAUBERKEITSANFORDERUNGEN

Standard Sauberkeit

Erhöhte Anforderungen

Extreme Anforderungen

Anlageninvest 1 + 30% + 50 %

Taktzeit 1 Faktor 2 Faktor 4

Körbe/Waschgestelle 1 Faktor 10 Faktor 20

Füllmenge 1 50 % 25 %

Nutzung (Ausfall durchFilterwechsel/Neuansatz)

100 % 90 % 80 %

Aufwand Teile-Handling 100 % 100 % 125 %

Zusätzliche Arbeitsgänge nein ja/nein ja/nein

Gesamtbewertung 1 Faktor 5 - 10 Faktor 15 - 20

Quelle:Schaeffler

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� Die Auswahl der Chemie und die Festlegung des Verfahrens basiert auf Kenntnis der hinreichenden Bauteilsauberkeit

� Die „Nassreinigung“ bestimmt in der Feinreinigung die Mehrzahl der Verfahren

� Reinigungschemie, Anlagentechnik und Aufbereitungsmethode müssen aufeinander abgestimmt werden

� Extreme Anforderungen an die Bauteilsauberkeit erfordern besondere Zusatzmaßnahmen und sind mit höheren Investitionen verbunden

ZUSAMMENFASSUNG


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VIELEN DANK!

Weitere Informationen:

[email protected]: 06251/171-712www.SurTec.com

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