Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die Reinigung und Vorbehandlung industrieller Produkte f\u00fcr die Beschichtungstechnik erfordert \u00f6konomisch und \u00f6kologisch vertretbare Verfahren, die ein H\u00f6chstma\u00df an Reinigungsqualit\u00e4t, Flexibilit\u00e4t und Zuverl\u00e4ssigkeit liefern. Daher war es Ziel dieses Forschungsvorhabens, neue und bekannte Vorbehandlungsverfahren hinsichtlich unterschiedlicher Werkstoffe und Verschmutzungen zu bewerten, mit dem Beschichtungserfolg zu korrelieren und den beteiligten Industriepartnern praxistaugliche Handlungsempfehlungen zu liefern.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenUnter der Ber\u00fccksichtigung eines breiten Werkstoffspektrums an Metallen, Glas, Kunststoff und Hartmetall sollten geeignete Systeml\u00f6sungen erarbeitet werden, die eine beschichtungsgerechte Substratvorbehandlung f\u00fcr unterschiedliche Schichtsysteme liefern und somit zu einer weiteren Verbreitung der Schicht- und Oberfl\u00e4chentechnik in alle relevanten Industriefelder beitragen. Gleichzeitig muss aber ein umweltgerechter Einsatz dieser Reinigungsverfahren gefordert werden, der mit geringstm\u00f6glichem Aufkommen an Abfall, Abwasser und Emissionen verbunden ist.
\nIn der ersten Projektphase wurden die bekannten Reinigungssysteme (Kohlenwasserstoffe, halbw\u00e4ssrige Kaltentfettung, w\u00e4ssrige Reinigung) und weniger oft eingesetzte Verfahren wie die Plasmareinigung und Ozonreinigung anhand einer definierten Verschmutzung von ausgew\u00e4hlten Substraten (W\u00e4lzlagerstahl, Kaltarbeitsstahl, Hartmetall) miteinander verglichen. Als Beurteiligungskriterien dienten die Oberfl\u00e4chenenergie bzw. Benetzbarkeit und die chemische Analyse eventueller R\u00fcckst\u00e4nde auf den gereinigten Oberfl\u00e4chen sowie die Haftfestigkeit aufgebrachter Beschichtungen. F\u00fcr die zweite Projektphase wurde festgelegt, die w\u00e4ssrige, halbw\u00e4ssrige und kohlenwasserstoffbasierte Reinigung neben bzw. in Kombination mit der Plasmareinigung zu untersuchen, um daraus konkrete Handlungsempfehlungen und Konzepte f\u00fcr die industrielle Praxis abzuleiten. Dabei sollen praxistaugliche Handlungsempfehlungen f\u00fcr spezifische Anwendungsf\u00e4lle abgeleitet und optimiert werden. Die Anlagenkonzepte sollen eine gr\u00f6\u00dftm\u00f6gliche Anwendungsbreite und Flexibilit\u00e4t aufweisen, was mit einem minimalen Einsatz an Reinigungschemie und Sp\u00fclwasser erzielt werden soll. Nach M\u00f6glichkeit soll das Spektrum der untersuchten Werkstoffe erweitert und auf reale, gro\u00dfformatige Bauteile ausgedehnt werden. Das Zusammenspiel der bereits bekannten Einflussgr\u00f6\u00dfen, Chemikalienkonzentration, Temperatur, Behandlungsdauer und mechanische Unterst\u00fctzung soll detaillierter untersucht werden, mit dem Ziel, eine \u00f6konomische und \u00f6kologische Prozessf\u00fchrung mit hoher Stabilit\u00e4t zu erreichen. Zur Beurteilung und \u00dcberwachung der Bad- und Sp\u00fclwasserqualit\u00e4t und ihres zeitlichen Verlaufes m\u00fcssen geeignete Untersuchungsmethoden ausgew\u00e4hlt und herangezogen werden.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im Rahmen dieses zweiphasigen Projektes wurden die bekannten nasschemischen Reinigungsverfahren auf der Basis von Wasser und Kohlenwasserstoffen bzw. die halbw\u00e4ssrigen Systeme miteinander verglichen. Ziel war eine qualitative Verbesserung und umweltgerechte Substratvorbehandlung f\u00fcr die plasmagest\u00fctzte Beschichtungstechnik (PVD, PACVD) zu entwickeln. Die bislang weniger bekannten Reinigungsverfahren, die mit Plasma oder Ozon arbeiten, wurden ebenfalls untersucht.
\nDurch gezielte Optimierung der Prozessparameter konnte eine deutliche Steigerung der Schichthaftung von Hartstoffschichten (TiN, DLC, Me-DLC) erreicht werden. Dabei erwiesen sich die w\u00e4ssrigen Reiniger durchweg als besser geeignet, da sie ein gr\u00f6\u00dferes Spektrum an Verschmutzungen entfernen und ihre Produktvielfalt eine gr\u00f6\u00dfere Flexibilit\u00e4t zul\u00e4sst. Ein gro\u00dfes Potential und weitere Steigerung der Beschichtungsqualit\u00e4t wurde durch die Kombination mit der verfahrensimmanenten Plasmareinigung erzielt, die vor allem organische Reste der unvermeidlichen Wiederverschmutzung beim Transport entfernt. Allerdings stellt die Plasmareinigung eine zwar notwendige Erg\u00e4nzung aber keine Alternative zur Nassreinigung dar.
\nF\u00fcr einzelne Werkstoffe wurden gezielte Reinigungsprozeduren entwickelt, so dass bei Hartmetallen die Kobaltauswaschung drastisch minimiert und korrosionsempfindliche St\u00e4hle mit einem Schutzfilm versehen werden. Bei Gl\u00e4sern und Kunststoffen ist besonders auf eine hohe Qualit\u00e4t des Wassers zu achten. Aus den Untersuchungen der Projektpartner wurden Konzepte f\u00fcr neue Reinigungsanlagen entwickelt und umgesetzt, die bei den finanziellen Vorgaben ein H\u00f6chstma\u00df an Flexibilit\u00e4t und Qualit\u00e4t liefern. Dabei wurde besonders auf eine signifikante Ersparnis an Reinigungsmitteln und Wasser bei gleichzeitiger Steigerung der Badlebensdauer geachtet.
\nDie Erwartungen eine universelle, zuverl\u00e4ssige Methode zur Beurteilung der gereinigten Oberfl\u00e4chen zu finden, erf\u00fcllten sich nur teilweise mit der Bestimmung der Oberfl\u00e4chenenergie bzw. Benetzung und der Restfettanalyse durch IR-Spektroskopie. Ein gr\u00f6\u00dferes Potential scheint demgegen\u00fcber in der \u00dcberwachung der Badqualit\u00e4t durch Messung der Leitf\u00e4higkeit und der dynamischen Oberfl\u00e4chenspannung zu liegen.
\nDie umfangreichen Untersuchungen zur Aufbereitung gebrauchter Reinigungsmedien ergab bessere Ergebnisse f\u00fcr die Kohlenwasserstoffe im Vergleich zu den w\u00e4ssrigen Systemen. Durch verschiedene Ma\u00dfnahmen konnte die Trennleistung der Fraktionierkolonnen stark verbessert werden, wobei in der zuk\u00fcnftigen Entwicklung der v\u00f6llige Verzicht auf Amin- und Silikonverbindungen empfohlen wird.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Eine Publikation ist in der Zeitschrift mo 06\/2001 erfolgt.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die (plasmagest\u00fctzte) Beschichtung ist ohne die geeignete Reinigung und Vorbereitung nicht durchf\u00fchrbar, die daher als unverzichtbarer Bestandteil der Fertigungskette anzusehen ist. Eine sorgf\u00e4ltige Reini-gung tr\u00e4gt dazu bei, die Schichtqualit\u00e4t zu verbessern und Schichtfunktionen zu verwirklichen. Durch erh\u00f6hte Lebensdauer und Produktivit\u00e4t beschichteter Produkte werden Rohstoffe und Kosten gespart, was sich auf die Umwelt und die Wettbewerbssituation der meist mittelst\u00e4ndischen Unternehmen positiv auswirkt. Um das Potential dieser Verfahrenstechnik optimal zu nutzen, m\u00fcssen Reiniger und Reinigungsabl\u00e4ufe auf das jeweilige Substrat bzw. den Werkstoff und die jeweilige Verschmutzung abgestimmt werden, damit soviel Reinigung wie n\u00f6tig erfolgen kann. Durch eine gezielte Adaption des Verfahrens auf die konkrete Fragestellung, dazu geh\u00f6rt auch der nachfolgende Prozess, werden Reinigungsmittel und Auf-bereitung eingespart.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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