F r a u n h o F e r - a l l i a n z r e i n i g u n g s t e c h n i k

ElEktrostatischE obErflächEnrEinigung

1 Staubpartikeln

© istockphoto.com / jacus

ausgangssituation

Feinste Staubpartikeln kommen überall vor

und können nicht nur die menschliche

Gesundheit, sondern auch die Qualität

von Produkten beeinträchtigen. Besonders

betroffen sind Produkte mit speziellen

Oberflächenfunktionen wie optische

Platten oder Halbleiter. Viele Produktions-

prozesse beispielsweise Beschichtungen

und Lackierungen erfordern ebenso parti-

kelfreie Oberflächen, bevor der Beschich-

tungsprozess gestartet wird.

stand der technik

Bei der Haftung von Staubpartikeln auf

einer Produktoberfläche spielt die elektro-

statische Kraft die Hauptrolle.

Um diese Haftungskraft zu beseitigen,

werden in ionisierter Luft in gleicher Zahl

positive und negative Ionen erzeugt und

auf die Produktoberfläche transportiert,

wo sie die elektrostatisch anhaftenden

Staubpartikeln und die Produktoberfläche

neutralisieren. Der nachfolgende Abtrag

der Staubpartikeln, beispielsweise über

eine Luftströmung, ist dann möglich. Al-

lerdings sinkt der Reinigungsgrad dieser

Entelektrisierungsmethode mit abnehmen-

den Staubpartikelgrößen: Nach dem heuti-

gen Stand der Technik liegt die effektiv

entfernbare Partikelgröße bei 20 μm. Zu-

dem werden bei dieser konventionellen

Trockenreinigungsmethode (Entelektrisie-

rung) lediglich die Staubpartikel in der

Umgebungsluft resuspendiert, was eine

schnelle Wiederbelegung der Produkto-

berfläche ermöglicht.

1

Fraunhofer-allianz

reinigungstechnik (Far)

Geschäftsstelle

Pascalstraße 8-9

10587 Berlin

Leiter der Geschäftsstelle

Dipl.-Ing. (FH) Martin Bilz M. Sc.

Tel. +49 30 39006-147

Fax +49 30 39110-37

martin.bilz@ipk.fraunhofer.de

www.allianz-reinigungstechnik.de

2 Testanlage des Vorprototyps

Version: FAR-14-02

Feinstaub entfernen, auffangen und

einsammeln

Am Fraunhofer IGB wurde deshalb im Rah-

men eines EU-Projektes ein tragbares Rei-

nigungsgerät entwickelt, mit dem die un-

erwünschten und möglicherweise gesund-

heitsschädlichen Feinstaubpartikeln nicht

nur effektiv von den Produktoberflächen

entfernt, sondern auch effizient aufgefan-

gen und zuverlässig eingesammelt werden

können. Dies würde sowohl die Produkt-

qualität gewährleisten als auch das Ar-

beitsumfeld der Mitarbeiter verbessern.

electroclean-reinigungskonzept

Nach dem ElectroClean-Konzept werden

die Staubpartikeln – im Gegensatz zur kon-

ventionellen Trockenreinigungsmethode –

nicht neutralisiert, sondern mit Ionen

aufgeladen. Durch die entstehende

Coulomb-Kraft zwischen der negativ und

positiv geladenen Staubpartikeln wird die

elektrostatische Haftung überwunden. Die

Staubpartikeln werden von der Produkto-

berfläche angehoben und dann mit einem

kontrollierten Luftstrom zum Staubkollek-

tor transportiert. Die erforderliche elektri-

sche Feldstärke, um die Staubpartikel anzu-

heben, den für den Partikeltransport be-

nötigten Luftstrom sowie die Prozesspara-

meter für die Versuchsanlage werden mit

einer speziellen Simulationssoftware spezi-

fiziert und optimiert.

2

Versuchsanlage entfernt kleinstpartikel

Eine Versuchsanlage zur Evaluierung des

ElectroClean-Oberflächenreinigungskon-

zepts wurde aus den industriellen Kompo-

nenten nach dem heutigen Stand der Tech-

nik aufgebaut. In ersten Reinigungsversu-

chen konnten Staubpartikeln kleiner als 20

μm von der Oberfläche entfernt werden:

Durchschnittlich 85 % der Staubpartikeln

kleiner als 15 μm und mehr als 95 % der

Staubpartikeln größer als 15 μm wurden

von der Probenoberfläche entfernt. Die An-

zahl und die Größenverteilung der Partikel

vor und nach der Reinigung wurden nach

dem Streiflichtverfahren gemessen. Zusam-

men mit industriellen Partnern wurde ein

Prototyp aufgebaut und im Reinraum die

Funktionsfähigkeit dieses tragbaren Proto-

typs überprüft.

unser angebot

Die Fraunhofer-Allianz Reinigungstechnik

verfügt über Know-how zur elektrostati-

schen Partikelabreinigung. Wir unterstüt-

zen Sie bei der Evalulierung, ob dieser Pro-

zess in Ihrer Fertigungslinie integriert

werden kann. In Vorstudien und Simulati-

onen können wir die prinzipielle Eignung

des Verfahrens abklären und nachfolgend

einen Prototypen bzw. eine auf Ihre Frage-

stellung optimierte Anlage konzipieren

und aufbauen.

Nachher Vorher

Partikel- 0-5 5-10 10-15 15-20 20-25 25-30 30-35 35-40 40-45 45 größe (µm)

2000

1800

1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

0

Vergleich anzahl und größenverteilung von glaspartikeln auf Peek-Platte vor und nach reinigungsversuch in electroclean-Versuchsanlage

Anzahl der Partikeln