Projektierte und existierende
Plasma-Anlagenkonzeptionen für die Teilereinigung

1-Kammer Kombinationsanlagen

Die Anlage besteht aus einer Kammer mit angeflanschten Mikrowellenquellen. Das System ist vakuumfest. Zur Vorreinigung ist die Anlage mit zwei Tanks - einer zum Reinigen, einer zum Spülen - ausgestattet.

Die Anlage arbeitet nach folgendem Prinzip:

Die Reinigung erfolgt mit einem Kohlenwasserstoff (A III) aus dem ersten Tank. Anschließend erfolgt die Spülung mit demselben Produkt aus Tank zwei. Daran schließt sich eine Vakuumtrocknung an. Die Feinstreinigung wird im Anschluß mit einem Plasmaprozeß durchgeführt.

Die Vorreinigung kann mit einem Kohlenwasserstoff oder durch Wasser mit Reinigungsverstärkern durchgeführt werden. Bei Einsatz von Wasser muß berücksichtigt werden, daß dieses temperiert ist, denn in der anschließenden Vakuumtrocknung würden sonst die Teile unterkühlt.

Nachteile dieses Verfahrens:
Die Taktzeit ist relativ lang, weil alle Reinigungsschritte - incl. dem Plasmaprozeß - nacheinander in ein und derselben Kammer durchgeführt werden. Daraus ergibt sich, daß bei entsprechender Chargengröße die Kammer und das gesamte Vakuumsystem dementsprechend groß ausgelegt sein müssen.
Ein weiterer Nachteil ist, daß verfahrensbedingt Verschleppung relativ groß sind.

Mit dieser Anlagentechnik arbeitet zur Zeit nur eine große 2-Kammeranlage.

Durchlaufanlage

Galvanikprinzip mit anschließender Plasmaanlage

Vorreinigung mit Wasser

Hierbei wird eine vierstufige Vorreinigungsanlage benötigt, die mit folgenden Reinigungsschritten arbeitet:
1. Reinigung auf wäßriger Basis mit Reinigungsmedium
2. Spülung mit normalem (Stadt-) Wasser
3. Spülung mit VE-Wasser
4. Umlufttrocknung
5. Plasmareinigung
Hier schließt sich eine Plasmaanlage an, die zur Beladung mit einem Schubladensystem ausgestattet ist, so daß die Körbe, die die Vorreinigungsanlage durchlaufen, auf der geöffneten Schublade abgesetzt, in die Anlage verfahren werden und nach Beendigung des Plasmaprozesses nach vorne wieder abgegeben werden können.

Vorreinigung mit Glycolether

Die Vorreinigungsanlage arbeitet nach folgendem Prinzip:
1. Reinigung mit einem Glycolether
2. Spülung mit normalem (Stadt-) Wasser
3. Spülung mit VE-Wasser
4. Umluftrocknung
5. Plasmareinigung

Hier schließt sich eine Plasmaanlage an, die zur Beladung mit einem Schubladensystem ausgestattet ist, so daß die Körbe, die die Vorreinigungsanlage durchlaufen, auf der geöffneten Schublade abgesetzt, in die Anlage verfahren werden und nach Beendigung des Plasmaprozesses nach vorne wieder abgegeben werden können.

Vorreinigung mit Kohlenwasserstoff

Die Vorreinigungsanlage arbeitet mit drei Reinigungsstufen:
1. Reinigung mit Kohlenwasserstoff
2. Spülung mit sauberem (Destillat) Kohlenwasserstoff
3. Trocknung mit Abluft und Nachkondensation
4. Hieran schließt sich eine Plasmaanlage, wie vorher bereits beschrieben, an.

2 Kammer Kombinationsanlage bestehend aus:
1-Kammervorreinigungsanlage auf wäßriger Basis
1 Plasmaanlage

Als Vorreinigungsanlage wird eine MULTINOVA MN-W eingesetzt.
Diese arbeitet nach folgendem Prinzip:
Die Anlage hat eine Reinigungskammer und drei Tanks. In Tank 1 befindet sich Wasser mit Reinigungsmedium, Tank 2 ist der erste Spültank, Tank 3 ist der VE-Spültank.

Anschließend erfolgt eine Abluft-/Umlufttrocknung.


2 Kammer Kombinationsanlage bestehend aus:
1 Kammervorreinigungsanlage mit Kohlenwasserstoff
1 Plasmaanlage

Die MNKH K arbeitet mit Kohlenwasserstoff. Sie ist mit zwei Tanks und einer Vakuumdestillation ausgestattet. In dem ersten Tank befindet sich der Kohlenwasserstoff zum Reinigen, der zweite Tank beinhaltet Spülmedium. Anschließend kann eine Dampfentfettung durchgeführt werden mit anschließender Vakuumtrocknung.

Dem schließt sich eine Plasmaanlage an, die nach dem Schubladenprinzip beschickt wird. Beide Anlagen werden mit einer Beschickungseinrichtung verbunden, so daß sie als ein System arbeiten.


Anlagengrößen
Standardanlagen
Hier wurde die Kammergröße so ausgelegt, daß die nachstehenden Schäferkästen eingesetzt werden können:
1. L x B x H 640 x 480 x 300 mm
2. 530 x 320 x 200 mm (die Höhe kann auch größer sein)
3. 480 x 320 x 200 mm

Sonderanlagen
Sonderanlagen können mit Kammergrößen bis zu mehreren Kubikmetern gebaut werden. Dies hängt von der Chargengröße oder den größten zu reinigenden Teilen ab.

Wir bieten auch Mehrkammersysteme an. Ein solches System ist sinnvoll, wenn im 24-Stundenbetrieb gearbeitet wird. Sollte dann ein Kammersystem aus irgendwelchen Gründen ausfallen, kann wenigstens zu 50 % die Produktion aufrechterhalten werden.

Zusatzausstattungen:
Die Vorreinigungsanlagen sind mit allen gängigen Optionen ausgestattet:
- Ultraschall
- Dreh-/Schwenkvorrichtung
- Lufteinblasung
- Umfluteinrichtung
Die Beschickung für eine solches Anlagensystem kann vollautomatisch oder manuell ausgeführt sein.

Anwendungsbeispiele:
1. Beispiel:
Verklebung
Altes Verfahren: Wäßrige Vorreinigung mit mehrstufiger Spülung und FCKW-Trocknung.
Produktionsschritt: Verklebung eines Teflonbandes in eine Gleitlagerschale.

Die neue Anlagenkonzeption sieht so aus, wie in Punkt "Vorreinigung mit Kohlenwasserstoff" beschrieben. Es findet eine normale Reinigung mit Kohlenwasserstoff statt. Danach erfolgt eine Spülung mit destilliertem Kohlenwasserstoff. Hieran schließt sich eine Umlufttrocknung im geschlossen Kreislauf an sowie eine Abreicherung der Konzentration an Kohlenwasserstoff durch ein Kälteaggregat. Anschließend findet eine Plasmafeinstreinigung der Metalloberfläche statt. Das Reinigungsergebnis ist besser als bei Einsatz des alten Systems, d.h., die Festigkeitswerte konnten gesteigert werden.

2. Beispiel
Reinigung von Gleitlagern, die im Folgenden besputtert werden.
Altes Verfahren: Reinigung mit Perchlorethylen in einer offenen Anlage.
Produktionsschritt: Besputtern der Gleitlagerinnenseiten

Die Reinigung wird wie folgt durchgeführt:
Das Konzept wurde im Punkt "Vorreinigung mit Kohlenwasserstoff" beschrieben.
1. Schritt Reinigung mit Kohlenwasserstoff
2. Schritt Spülung mit sauberem (destilliertem) Kohlenwasserstoff
3. Schritt Vortrocknung in einem Heißluftumlufttrockner, in dem die Konzentration über ein Kälteaggregat permanent reduziert wird.
4. Schritt Zwischentrocknung mit Vakuum
5. Schritt Feinstreinigung in einer Plasmaanlage

3. Beispiel:
Reinigung von Edelstahl und Glas
Altes Verfahren: Wäßrige Reinigung mit mehrstufiger Spülung und FCKW-Trocknung.
Produktionsschritt: Verklebung von Glas in einen Metallträger.

Die vorhandene wäßrige Anlage wurde angepaßt indem einige Spülstufen eingespart wurden und eine einfache Standardplasmaanlage dieser Anlage zugefügt wurde. Die Beschickung erfolgt aufgrund des relativ geringen Teiledurchsatzes manuell. Das Reinigungsergebnis konnte erheblich verbessert werden. Dies wird getestet durch folgendes Verfahren:

Die gereinigten Teile werden verklebt und in einen Wärmeofen gestellt, in dem eine sehr hohe Feuchtigkeit (tropische Bedingungen) herrscht und die Temperatur um +/- 30 °C verändert wird. Dies geschieht pro Tag ca. 10 Mal. Der ganze Test läuft eine Woche.

Selbst nach diesem Testverfahren ist das Reinigungsergebnis so, daß, wird der Glaskörper aus dem Metallkörper herausgedrückt, der Kleber in sich selbst zerreißt, d.h., er bleibt sowohl auf der Metall- als auch auf der Glasoberfläche kleben.

4. Beispiel:
Reinigung von kleinen Leiterplatten, Hybriden und Metallteilen
Altes Verfahren: Offene Perchlorethylenanlage.
Produktionsschritt: Reinigung von Kleinteilen, die montiert, verlötet oder verschweißt werden müssen.
Reinigung von Leiterplatten nach dem Löten, d.h., Fluxentfernung.
Aktivierung von Kunststoffteilen auf Polypropylenbasis, die danach bedruckt werden.

Der erste Reinigungsschritt ist eine Reinigung mit einem Glykoläther. Die nachfolgende erste Spülung erfolgt mit normalem Leitungswasser. Die Nachspülung erfolgt mit VE-Wasser, das durch ein Filtrationssystem immer wieder aufbereitet wird.
Hieran schließt sich eine spezielle Umlufttrocknung an.
Anschließend werden zwei Drehtrommel-Plasmaanlagen zur Feinstreinigung und Aktivierung eingesetzt.
Das gesamte System ist von der Beladeanlage so ausgestattet, daß die Teile nur normal (flüssig) mit anschließender Trocknung gereinigt werden können und/oder mit einer anschließenden Plasmareinigung. Andererseits kann auch nur eine Plasmareinigung oder -aktivierung durchgeführt werden.

5. Beispiel:
Reinigung von Kontakten
Altes Verfahren: Die Anlage arbeitet nach dem Ultraschallprinzip mit FCKW.
Produktionsschritt: Feinstreinigung der Silberpaladiumkontakte vor dem Verlöten
Zielsetzung war, nur mit einer Plasmaanlage die nötige Reinheit zu erzielen. Wie bereits vorstehend ausgeführt, ist es nur möglich dünne, gleichmäßige, organische Schichten im Plasma entfernen.

Aus diesem Grund mußten die Stanzmaschinen optimiert werden, so daß nur sehr wenig Öl auf den Teilen verbleibt. Als zweite Optimierung mußten auch noch die Öle nach einer aufwendigen Versuchsserie, die einen Hinweis auf die Tauglichkeit im Plasma gegeben hat, verändert bzw. angepaßt werden.
Durch diese sehr intensive Vorentwicklung ist es gelungen, etwa 85 - 90 % des gesamten Teilespektrums ohne eine Vorreinigung nur mit Plasma zu reinigen. Hierbei muß noch einmal erwähnt werden, daß die Firma zur Optimierung des Gesamtprozesses sehr viel Zeit und auch Geld in das Projekt investieren mußte.
Die Vorreinigung für die restlichen Teile wird durch eine einfache Reinigung und Spülung mit einem Kohlenwasserstoff durchgeführt.

6. Beispiel:
Reinigung von Metallkomponenten in einer 1-Kammer Kombinationsanlage.
Altes Verfahren: Reinigung mit einer Perchlorethylenanlage.
Produktionsschritt: Montage

Das neue Verfahrens-/Anlagenspektrum arbeitet wie nachstehend beschrieben:
In eine große Kammer wird im ersten Reinigungsschritt Kohlenwasserstoff zur Vorreinigung eingesetzt. Die Spülung erfolgt mit destilliertem Kohlenwasserstoff. Anschließend erfolgt eine Vakuumtrocknung.
Nachdem die Teile getrocknet wurden, wird der Druck weiterabgesenkt, um eine Plasmabehandlung durchzuführen.
Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, daß mit Verschleppung gerechnet werden muß, weil die gesamte Behandlung in einer Kammer stattfindet. Dies bedeutet auch, daß sich die Taktzeit nicht ohne weiteres optimieren läßt wie z. B. bei einer Durchlaufanlage.

7. Beispiel:
Reinigung von Quarzglasstäben
Altes Verfahren: Die Reinigung wurde manuell mit aggressiven Chemikalien durchgeführt, wie z. B. Flußsäure HF, Azeton, Isopropylalkohol, und verschiedenen wäßrigen Reinigungsstufen.
Produktionsschritt: Reinigung, Entfernung von Öl nach einer Reflektionsmessung.

Das neue Verfahren arbeitet wie nachstehend beschrieben:
Es wird mit einer wäßrigen Sprühanlage vorgereinigt. Der erste Reinigungsschritt ist Abspritzen durch Wasser mit einem rein organischen Reinigungszusatz.
Die erste Spülung erfolgt mit relativ sauberem VE-Wasser, das durch eine Mikrofiltration ständig aufbereitet wird. Danach findet in derselben Zone ein weiterer kurzer Spülschritt mit sehr, sehr sauberem VE-Wasser mit einer Reinheit von weniger als 0,1 µS statt. Im nächsten Schritt erfolgt eine 20 - 30 sec. Abtropfphase mit anschließendem Abblasen mit warmen Stickstoff.
Zur Entfernung der restlichen organischen Verunreinigungen wird eine Plasmaanlage eingesetzt. Das gesamte Reinigungsverfahren erfolgt vollautomatisch.

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