Un fabricante de láseres alcanza el rango de porcentaje atómico en residuos orgánicos con EcoCcore

Con los sistemas de láser de alta potencia operados en condiciones de alto vacío se excluye el riesgo de un fallo de proceso por presencia de capas mínimas de restos orgánicos. Por ello, para la limpieza final, un importante fabricante de láseres apuesta por una unidad EcoCcore equipada para alta pureza con tratamiento posterior integrado de plasma de baja presión.

En la actualidad, los láser InnoSlab con duración de impulso corta y ultracorta de esta empresa se cuentan entre las herramientas más efectivas de la tecnología láser. Se utilizan en varios sectores para el tratamiento de metales, vidrio, cerámica y distintos plásticos. Otro campo de aplicación es el de la fabricación de microchips en la industria de los semiconductores. Ahí los láseres operan en condiciones de alto vacío. Por ello, unas emanaciones mínimas de gases de residuos orgánicos derivados de la fabricación de los componentes pueden reducir la eficacia del proceso y ser causa de defectos.

Para la limpieza final de los distintos componentes de metal y plástico, el control de la instalación guarda los programas específicos para cada pieza. Foto: Ecoclean GmbH.

Por ello, antes de su montaje en la sala blanca, los componentes láser se someten a una limpieza final. Se trata de piezas sensibles a arañazos y golpes, como carcasas, tapas, soportes de platina, sujeciones y materiales de fijación, algunos con geometrías de cuchara y de un peso comprendido entre 0,1 y 15 kg. Para su fabricación, se emplea aluminio anodizado, acero inoxidable, cobre y polioximetileno (POM), entre otros materiales. En función de cada componente, en la limpieza de alta calidad es preciso alcanzar unos valores de contaminación orgánica residual con porcentajes atómicos escasos. Como con la costosa limpieza manual realizada primero estos valores no se podían asegurar, la empresa ha invertido en una nueva solución de limpieza de alta pureza. Además de los exigentes valores referidos a los residuos orgánicos, los requisitos contemplaban también la eliminación fiable de partículas diminutas así como el diseño de procesos de limpieza específicos para cada pieza.

Los componentes de los láseres de alta potencia que hay que limpiar son de diversos metales y plásticos. Pesan entre 0,1 y 15 kilogramos. Foto: Ecoclean GmbH.

Tras unos exhaustivos ensayos de limpieza realizados en el Test Center de Alta Pureza de Ecoclean GmbH, la empresa optó por el sistema EcoCcore de limpieza al solvente en vacío total, dotada con un equipo integrado de tratamiento por plasma de baja presión. En esta aplicación, el tipo de suciedad y la variedad de materiales y geometrías de los componentes favorecieron la elección de esta solución combinada de limpieza química húmeda y en seco. Los ensayos demostraron que los valores exigidos respecto a los residuos orgánicos se encontraban claramente por debajo.

El EcoCcore híbrido compacto está concebido como una unidad de alta pureza e incluye, entre otras cosas, una cámara de trabajo de acero inoxidable electropulido, dispositivos añadidos aptos para aplicaciones de alta pureza y un sistema especial de tuberías y filtros. Cuenta además con dos depósitos de inundación para una limpieza en dos etapas y una unidad de destilación integrada para la preparación del solvente. La operación tiene lugar en vacío total con un alcohol modificado (solvente polar), que en esta aplicación convence porque, comparado con los hidrocarburos, tiene un intervalo de ebullición más estrecho. La ingeniería de procesos —con inmersión, lavado hidrocinético, desengrase por vapor, limpieza ultrasónica y por ultrasonidos Plus, así como la unidad integrada para limpieza por plasma— también está diseñada para lograr de forma reproducible los altos requisitos de limpieza.

Los componentes láser previamente limpiados son transportados por lotes de unas dimensiones de hasta 670 x 480 x 400 mm hasta la estación de carga de una zona protegida. Cada uno se somete a un proceso de limpieza de dos fases, específico para cada pieza, con medios procedentes de los depósitos de inundación uno y dos. Además de los procedimientos de inmersión, lavado hidrocinético y limpieza ultrasónica, se efectúa una limpieza por ultrasonidos Plus. A diferencia de la limpieza ultrasónica clásica, que se realiza bajo una presión constante del sistema en la cámara de trabajo, en la limpieza por ultrasonidos Plus la presión se ajusta a la geometría de las piezas y a la suciedad. Con estos cambios de presión la formación de burbujas de cavitación se incrementa, lográndose así un tratamiento más eficaz y con efecto también en las zonas internas a las que no es posible acceder con los ultrasonidos convencionales. La última fase de la limpieza química húmeda es el desengrase por vapor, el cual se prepara debidamente en el dispositivo de destilación. A continuación, sigue el secado al vacío.

Para el tratamiento por plasma final, que tiene lugar en la cámara de trabajo previamente evacuada, la presión se reduce aún más y el plasma se enciende. En el vacío entonces se generan iones de alta energía y electrones libres, así como otras partículas reactivas que atacan químicamente las impurezas aún presentes en las superficies de los componentes, tales como residuos de grasa y aceites, y las convierten en compuestos volátiles. Al mismo tiempo, la radiación UV del plasma ejerce un efecto limpiador mediante el cual, por ejemplo, se rompen los compuestos de hidrocarburos de cadena larga. Los productos de degradación gaseosos del proceso de limpieza por plasma se retiran por aspiración fuera de la cámara de trabajo. Como prácticamente todos los componentes necesarios para la limpieza por plasma —como la tecnología para el vacío, la medición y el control— ya están disponibles en el EcoCcore para la limpieza química húmeda, el gasto adicional es relativamente bajo. La salida de las piezas se realiza por medio de una esclusa situada en la sala blanca donde se realiza el montaje.

La unidad de limpieza al solvente por vacío total dispone de un equipo integrado para el tratamiento por plasma de baja presión que se realiza al finalizar. Para ello, la presión en la cámara de trabajo previamente evacuada se reduce aún más y el plasma se enciende. Foto: Ecoclean GmbH.

Este fabricante de sistemas láser lleva varios meses operando en producción en serie con la unidad combinada de limpieza de alta pureza con solventes y plasma. Los resultados obtenidos durante los ensayos, que se situaron claramente por debajo de los requisitos de limpieza fílmica orgánica, se han confirmado.