Elektrostatische Oberflächenreinigung

In industriellen Fertigungsprozessen zählen oft Feinheiten: So können Partikel, die nicht mal halb so groß sind wie ein Haaresdurchmesser, die Produktion erheblich beeinträchtigen.

Bei Verpackungsfolien für Lebensmittel und Medikamente beispielsweise: Auf ihnen dürfen sich keine Partikel befinden, die größer sind als fünf Mikrometer – sie könnten die Lebensmittel und Medikamente verunreinigen. Auch in der Druckindustrie stören winzige Partikel: Sitzen sie auf der Oberfläche des Papiers, setzen sie die Druckqualität herunter.

Und auf elektrischen Bauteilen kann der Feinstaub zu Ausfällen führen. Um den Staub zu entfernen, greifen Produzenten üblicherweise zu einer Art Staubsauger: Das Gerät bläst auf die zu reinigende Oberfläche Luft und saugt diese dann wieder ein, samt der unerwünschten Teilchen. Partikel, die kleiner sind als 20 Mikrometer, lassen sich auf diese Weise jedoch nicht effektiv entfernen – der Großteil von ihnen wird durch die elektrostatische Kraft auf der Oberfläche gehalten.

Forscher am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart haben ein System entwickelt, das auch diese Feinstaubpartikel effektiv von den Produktoberflächen entfernt. Mit an der Entwicklung beteiligt waren Kollegen der NITO A/S in Dänemark, der Ziegener + Frick GmbH in Ellhofen und des Danish Innovation Institutes. »Das System gewährleistet die Produktqualität und verbessert das Arbeitsumfeld der Mitarbeiter, da es die gesundheitsschädlichen Partikel zuverlässig auffängt und diese nicht in die Luft und später in die Lungen der Mitarbeiter gelangen«, sagt Sukhanes Lao-peamthong, wissenschaftlicher Mitarbeiter am IGB.

Die Forscher laden die Staubpartikel mit positiven Ionen auf. Eine negativ geladene Elektrode zieht die positiv geladenen Staubpartikel an – die entstehende Kraft hebt die Staubpartikel leicht von der Produktoberfläche an. Ein kontrollierter Luftstrom transportiert sie zum Staubkollektor. Zuvor haben die Forscher mit einer speziellen Simulationssoftware einige Fragen geklärt: Welche elektrische Feldstärke ist erforderlich, um die Staubpartikel anzuheben? Wie muss der Luftstrom aussehen, der die Partikel transportiert?

Die Testanlage entfernt durchschnittlich 85 Prozent der Staubpartikeln kleiner als 15 Mikrometer und mehr als 95 Prozent der Staubpartikeln größer als 15 Mikrometer von einer Oberfläche. Auf der Messe Parts2Clean vom 20. bis 22. Oktober in Stuttgart stellen die Forscher das Exponat vor (Halle 1, Stand F 610/G 709). In etwa zwei Jahren, schätzt der Wissenschaftler, könnte das System einsatzbereit sein.