Reinigung von CFK Faser- Verbundwerkstoffen

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1 Reinigung von CFK Faser- Verbundwerkstoffen Borer Chemie AG Arndt Puschmann Industrial Division Oktober 2018

2 Borer Chemie AG - Firmenprofil Borer Chemie AG steht für: deconex Reinigungskonzentrate für die industrielle Teilereinigung Wässrig basierte Reinigung Anwendungsbezogene Reinigungsprozess- Entwicklung Rückstandsfrei saubere Teileoberflächen Optimierung und Redesign von Reinigungsprozessen Wässrig reinigen: PVD/CVD Beschichtungstechnologie Präzisionsteile Medizintechnik Optik Flachglas für Displays Photovoltaik Rückstandsfrei reinigen im Laborsektor: Manuell und maschinell Schliff-Fette Pflegeprodukte Mit System reinigen im Pharmasektor: Pharmazeutische Wirkstoffe Arzneimittel Biotechnologie Reinigung: Manuelle und maschinelle Instrumentenaufbereitung Desinfektion: Instrumente, Flächen, Hände

3 Die Themen Worum geht es bei CFK Wässrige Reinigung für - Wasserqualitäten - Reinigerauswahl & Vorteile der wässrigen Reinigung - Anlagentechnik & Prozessparameter - mechanische Parameter - Grundlagen zur Anwendung & Überwachung Die Reinigungsstufen Prozessbeispiele aus Technik & Medizintechnik

4 Worum geht es bei CFK Wässrige Reinigung von CFK Kohlenstoff-faserverstärkter Werkstoffe in Technik und Medizintechnik: CFK besteht aus Kohlenstofffasern, die in eine Matrix aus Kunstharz eingebettet sind Bei der Herstellung und Bearbeitung von Bauteilen sind vorwiegend partikuläre Rückstände zu beachten Kennzeichen z.b. im Vergleich zu Stahl, geringere Dichte im Faktor 4,3 und die gewichtsspezifische Steifigkeit in Faserrichtung ist ungefähr Faktor 2 höher Der Einsatz dieser Werkstoffe in Technik und Medizintechnik erfordert die geeigneten Reinigungsprozesse in den angewendeten Reinigungsverfahren. Geeignete Lösungen aus Praxiserfahrungen heraus können empfohlen werden auch an dieser Stelle sind partikuläre Rückstände zu beachten

5 Wässrige Reinigung für Präzisionsmechanische Teile Fein- und Endreinigung in der Medizintechnik Vor der PVD/CVD Beschichtung x x De-coating von PVD/CVD Schichten Ophthalmic and Präzisionsoptik Flachglas für Displays Photovoltaic

6 Eckpfeiler der Reinigung 1. Wasserqualitäten 2. Reinigungschemie 3. Reinigungs-Anlagentechnik/-system 3.1 Prozessparameter 3.2 Mechanische Effekte oscillating bubble collapsing bubble Ultraschall Spray Vakuum Increasing ultrasonic intensity

7 Basis Wasserqualitäten a) Für den Reinigungsbadansatz b) Für die Spülstufen - Stadtwasser hart LW im Bereich C weich LW im Bereich C - Enthärtetes Wasser LW im Bereich C - Osmosewasser LW im Bereich ~ C - DI-Wasser LW im Bereich < 0,1 25 C c) Weitere Faktoren wie Chlor-, Silikatgehalt und evtl. Verkeimungen sind zu berücksichtigen

8 Basis Wasserqualitäten Stadtwasser x x f engl. dh USA engl. dh USA f dh USA f engl USA f engl. dh

9 Eckpfeiler der Reinigung 1. Wasserqualitäten 2. Reinigungschemie 3. Reinigungs-Anlagentechnik/-system 3.1 Prozessparameter 3.2 Mechanische Effekte oscillating bubble collapsing bubble Ultraschall Spray Vakuum Increasing ultrasonic intensity

10 Reinigerauswahl Wässrige Reiniger werden als Konzentrat gehandelt und sind Formulierungen, d.h. Mischungen von verschiedenen Inhaltsstoffen auf die jeweilige Reinigungsapplikation ausgelegt, bzw. zugeschnitten. Eingesetzt werden die Reiniger meist in einer geringen Dosierung in VE- oder teilweise Stadtwasser. - alkalische (KOH oder NaOH basierend) - saure Substanzen (organische oder anorganische Säuren) - oberflächenaktive Substanzen (Tenside) - komplexierende Substanzen - sequestrierende Substanzen - hydrophobierende Substanzen - Korrosionsinhibitoren - Lösemittelbasierte Substanzen ph Richtwert = 1% Produkt in DI-Wasser

11 Vorteile wässriger Reinigung Reinigungsprodukte sind Konzentrate und werden immer verdünnt eingesetzt! Typische Einsatzkonzentrationen sind: 1 bis 5% Ausnahmen: Lösungsmittelhaltige Reinigungsprodukte werden höher konzentriert oder unverdünnt eingesetzt Gründe: Bereits eine Konzentration des Reinigungsproduktes von 1% verschiebt den ph-wert in Richtung des gewünschten Bereiches Eine Erhöhung der Konzentration des Reinigungsproduktes bewirkt nur einen erwünschten zusätzlichen Effekt, wenn die anderen Parameter in diesem Zusammenhang mit angepasst werden.

12 Eckpfeiler der Reinigung 1. Wasserqualitäten 2. Reinigungschemie 3. Reinigungs-Anlagentechnik/-system 3.1 Prozessparameter 3.2 Mechanische Effekte oscillating bubble collapsing bubble Ultraschall Spray Vakuum Increasing ultrasonic intensity

13 Weitere Einfluss-Parameter Reinigerabhängige Parameter (Konzentrat, Lösung, Wasser) Dichte, Viskosität, Oberflächenspannung, Dampfdruck, gelöste Gase und Verunreinigungen Zu beachten: Das neu zubereitete Reinigungsbad vor dem Prozessstart Entgasen! Lösemittel absorbieren die Kavitation stark! Hydrodynamische Parameter (zur Ultraschallbad Filtration) Durchflussgeschwindigkeit und Durchflussverhalten Substrat- und Reinigungskorb abhängige Parameter Geometrie der Substrate, Geometrie der Reinigungskörbe, Korbhalterungen (Metall oder Kunststoff) Anlagenart Ultraschall, Spray, kombiniert im Prozessablauf und in Einkammer-anwendungen

14 Parameter Zeit & Temperatur Ziel: Möglichst kurze Taktzeiten bei niedriger Temperatur! Die Reinigungszeit, bzw. Taktzeit hängt ab von: Art der Verschmutzung Eingesetztem Reiniger und dessen Konzentration Reinigungsanlage (z.b. US) incl. deren Konfiguration Übliche Reinigungszeiten sind: Ultraschallreinigung: 3-5 min. pro Becken Spritz- & Bürstreinigung: sec. pro Flotte Die Temperatureinstellung Temperatureinstellung - z.b. 10 C höher verdoppelt die Reinigungswirkung Die Temperatureinstellung hat Einfluss auf das Spül- und Trocknungsergebnis Die geeignete Temperatureinstellung kann die gesamte Prozesszeit beeinflussen Den Reinigungsprozess erst nach Erreichen der erforderlichen Badtemperatur starten Ständige Temperaturüberwachung ist sinnvoll; Einfach messbarer Parameter

15 Mechanische Parameter Die mechanischen Einflussfaktoren Ultraschallwirkung = Kavitation Spritzdruck bei Spritzwaschanlagen Spritzdruck, Durchflutung und Kavitation bei Einkammeranlagen Ultraschall und unterschiedliche Frequenzen: khz stark abrasiver mechanischer Effekt Vorreinigung von Metallen khz schwächerer mechanischer Effekt Vorreinigung von optischen Teilen und Feinreinigung von Metallen und optischen Teilen khz sehr feiner mechanischer Effekt Reinigung sensitiver optischer Teile und Einsatz in der Schlussspülung

16 Reinigungsgrundlagen Die Reinigung erfolgt immer stufenweise Alle Prozessparameter müssen optimal abgestimmt sein Die Überwachung der Prozessparamter ist von überragender Bedeutung Die Prozessparameter umfassen auch die Fertigung Die Qualität des Spülwassers in der Schlussspülung ist ausschlaggebend für das Endergebnis Spülen ist ebenso wichtig wie das Reinigen 50% Reinigen 50% Spülen

17 Interoperative Reinigung Vorreinigung Feinreinigung Endreinigung Reinigungsstufen Poliermittel Öl Emulsion Kleberrückstände Fingerabdrücke Partikel Keime 100 % 50 % 10 % 0,1 %

18 GFK Prozess Uhrenindustrie ph Richtwert = 1% Produkt in DI-Wasser

19 GFK Prozess Uhrenindustrie

20 GFK Prozess Medizintechnik ph Richtwert = 1% Produkt in DI-Wasser

21 GFK Prozess Medizintechnik

22 Ab 2019 Marketing & Technikum

23 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! parts2clean Halle 5 Stand D31 Max F. Keller GmbH Distributionspartner in Deutschland Phone Fax Arndt Puschmann International Sales Manager Industrial Division Borer Chemie AG Gewerbestrasse Zuchwil / Switzerland Phone Cell Fax