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
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