Bei diesem Verfahren handelt es sich um ein Präzisionsreinigungsverfahren, mit dem ein sehr hoher Reinheitsgrad erreicht werden kann. Die zu reinigenden Bauteile werden in eine geschlossene Kammer gegeben, in der sich eine O3-haltige Atmosphäre oder eine wässrige H2O2 Lösung befindet. Durch Einstrahlung von UV-Licht werden freie Sauerstoffradikale von den O3- bzw. H2O2-Molekülen abgespalten, die mit organischen Verschmutzungen zu CO2 reagieren.
Bei diesem Verfahren handelt es sich um ein Präzisionsreinigungsverfahren, mit dem ein sehr hoher Reinheitsgrad erreicht werden kann. Die zu reinigenden Bauteile werden in eine geschlossene Kammer gegeben, in der sich eine O3-haltige Atmosphäre oder eine wässrige H2O2-Lösung befindet. Durch Einstrahlung von UV-Licht werden freie Sauerstoffradikale von den O3- bzw. H2O2-Molekülen abgespalten, die mit organischen Verschmutzungen zu CO2 reagieren.
Das Verfahren ist am effektivsten einsetzbar, wenn nur sehr dünne Schichten organischer Verschmutzungen oder kohlenstoffhaltige Verunreinigungen entfernt werden müssen. Partikel, Salze oder ionische Verschmutzungen können hingegen nicht entfernt werden. Außerdem können verschiedene organische Verschmutzungen und Zerfallsprodukte wie Carboxylsäure nicht entfernt werden. Wenn O3 als Lösungsmittel verwendet wird, handelt es sich um ein trockenes Reinigungsverfahren, wird H2O2 verwendet, handelt es sich um ein wässriges Reinigungsverfahren.
Physikalischer Hintergrund
Die zu reinigenden Bauteile werden in eine geschlossene Anlage gegeben, in der sich O3 oder eine wässrige H2O2-Lösung und eine UV-Lampe befinden. Die UV-Lampe emittiert Licht mit zwei unterschiedlichen Wellenlängen: 185 nm und 254 nm. Das Licht der Wellenlänge 185 nm wird vom Sauerstoff absorbiert. Aus Sauerstoff wird so Ozon erzeugt, falls dieses nicht direkt zur Verfügung steht. Das Licht der Wellenlänge 254 nm wird dazu benötigt, die O3-Moleküle in O2-Moleküle und freie O-Atome zu spalten, bzw. aus H2O2 ein H2O-Molekül und ein O-Atom zu erzeugen.
Aufspaltung von Ozon in O2
und O-Radikale
Einige O-Radikale verbinden sich wieder zu O2-Molekülen, andere reagieren mit den Molekülen der zu entfernenden Verschmutzungen. Außerdem werden die Moleküle der organischen Verschmutzungen durch die UV-Strahlung so angeregt, dass sie leichter mit den vorhandenen freien, sehr reaktiven O-Atomen reagieren und somit von der Oberfläche abgelöst werden. Mit dem Verfahren wird ein sehr hoher Reinheitsgrad erreicht.
Abbau von Kohlenwasserstoffen durch UV-Strahlung und Radikale
Haupteinsatzgebiete
Bei der UV/Ozon- bzw. UV/H2O2-Reinigung handelt es sich um ein Präzisionsreinigungsverfahren. Es wird am effektivsten genutzt, wenn nur sehr dünne Verschmutzungsschichten entfernt werden müssen. Wenn es sich bei den zu reinigenden Bauteilen um stark verschmutzte Teile handelt, ist daher ein geeigneter Reinigungsschritt vorzuschalten.
Mit UV-Licht-Reinigungsanlagen können folgende Oberflächen gereinigt werden:
Gereinigt werden können Oberflächen aus nahezu beliebigen Materialien. Das Verfahren wurde bereits erfolgreich eingesetzt für Materialien wie Silikon, Galliumarsenide, Glas, Quarz, Glimmer, Keramik, Metalle, Halbleiterwerkstoffe und andere.
Folgende Verunreinigungen können entfernt werden:
Das Verfahren ist vorzugsweise zur Entfernung dünner Schichten organischer Verschmutzungen und kohlenstoffhaltiger Verunreinigungen einzusetzen. Mit Hilfe von Modifikatoren können auch dünne anorganische Verschmutzungsschichten entfernt werden. Das Verfahren ist nicht geeignet, Partikel, Salze oder ionische Verschmutzungen zu entfernen. Außerdem können verschiedene organische Verschmutzungen und Zerfallsprodukte wie Carboxylsäure nicht entfernt werden.
Einsatzbeispiele:
Mit UV-Ozon-Reinigungsanlagen werden z. B. Halbleiterelemente von kohlenstoffhaltigen Verschmutzungen gereinigt. Außerdem wird dieses Verfahren zur Abwasserreinigung genutzt. In Spezialfällen wurde dieses Verfahren auch schon zur Reinigung von Rubinen eingesetzt. Die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten dieses Verfahrens wurden bislang noch nicht vollständig untersucht.
Umwelt- und Arbeitsschutz
Wegen der hohen Intensität der UV-Strahlung und der hohen Ozonkonzentration sind UV-Reinigungsanlagen geschlossen auszuführen. UV-Strahlung in zu hoher Intensität ruft Schädigungen der Haut und der Netzhaut des Auges hervor.
UV-Lampen können Quecksilber enthalten und sollten deshalb mit entsprechender Vorsicht behandelt werden.
Ansonsten ist die Verwendung solcher Anlagen sowohl im Hinblick auf die Umwelt als auch auf den Arbeitsschutz unproblematisch.
Anlagen und Kosten
Die Anlagen werden geschlossen gebaut, damit keine UV-Strahlung nach außen dringen kann. Außerdem sind sie hermetisch dicht abgeschlossen, um ein Entweichen des Ozons zu vermeiden. Die Anschaffungskosten solcher Anlagen steigen mit der Größe der Reinigungskammer.
Im Bereich der Reinigung von Abwässern existiert bereits eine Vielzahl von Anlagen. Für die Bauteilreinigung sind jedoch bislang kaum Anlagen auf dem Markt.
Referenzen
Online-Magazin "Precision Cleaning Web"
http://www.precisioncleaningweb.com/
Online-Magazin "Parts Cleaning Web"
http://www.partscleaningweb.com/
US-Amerikanische Wissensbasis "Sage: Solvent Alternatives Guide"
http://sage.rti.org/
